]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r305213,305319,305398
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
156 #define CPU_ENABLE_SSE
157 #endif
158
159 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
160 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
161 #endif
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
184  */
185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
187
188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193
194 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
195     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
196 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
197
198 struct pmap kernel_pmap_store;
199 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
200 static struct pmaplist allpmaps;
201 static struct mtx allpmaps_lock;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
206 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
210 extern u_int32_t KERNend;
211 extern u_int32_t KPTphys;
212
213 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
214 pt_entry_t pg_nx;
215 static uma_zone_t pdptzone;
216 #endif
217
218 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
219
220 static int pat_works = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
222     "Is page attribute table fully functional?");
223
224 static int pg_ps_enabled = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
226     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
227
228 #define PAT_INDEX_SIZE  8
229 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
230
231 /*
232  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
233  */
234 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
235 static struct pmap_preinit_mapping {
236         vm_paddr_t      pa;
237         vm_offset_t     va;
238         vm_size_t       sz;
239         int             mode;
240 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
241 static int pmap_initialized;
242
243 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
244
245 /*
246  * Data for the pv entry allocation mechanism
247  */
248 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
249 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
250 static struct md_page *pv_table;
251 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
252
253 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
254 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
255 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
256
257 /*
258  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
259  */
260 struct sysmaps {
261         struct  mtx lock;
262         pt_entry_t *CMAP1;
263         pt_entry_t *CMAP2;
264         caddr_t CADDR1;
265         caddr_t CADDR2;
266 };
267 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
268 pt_entry_t *CMAP3;
269 static pd_entry_t *KPTD;
270 caddr_t ptvmmap = 0;
271 caddr_t CADDR3;
272 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
273
274 /*
275  * Crashdump maps.
276  */
277 static caddr_t crashdumpmap;
278
279 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
280 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
281 #ifdef SMP
282 static int PMAP1cpu;
283 static int PMAP1changedcpu;
284 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
285            &PMAP1changedcpu, 0,
286            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
287 #endif
288 static int PMAP1changed;
289 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
290            &PMAP1changed, 0,
291            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
292 static int PMAP1unchanged;
293 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
294            &PMAP1unchanged, 0,
295            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
296 static struct mtx PMAP2mutex;
297
298 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
299 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
300 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
301 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
303 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
305 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
306                     vm_offset_t va);
307 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
308
309 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
310 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
311     vm_prot_t prot);
312 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
313     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
314 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
315 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
316 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
317 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
318 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
319 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
320 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
321 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
322 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
323 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
324 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
325     vm_prot_t prot);
326 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
327 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
328     struct spglist *free);
329 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
330     struct spglist *free);
331 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
332 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
333     struct spglist *free);
334 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
335                                         vm_offset_t va);
336 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
337 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
338     vm_page_t m);
339 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
340     pd_entry_t newpde);
341 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
342
343 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
344
345 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
346 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
347 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
348 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
349 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
350 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
351 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
352     int wait);
353 #endif
354 static void pmap_set_pg(void);
355
356 static __inline void pagezero(void *page);
357
358 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
359 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
360
361 /*
362  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
363  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
364  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
365  */
366 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
367
368 /*
369  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
370  *
371  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
372  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
373  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
374  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
375  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
376  *      (physical) address starting relative to 0]
377  */
378 void
379 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
380 {
381         vm_offset_t va;
382         pt_entry_t *pte, *unused;
383         struct sysmaps *sysmaps;
384         int i;
385
386         /*
387          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
388          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
389          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
390          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
391          * addresses to superpage mappings.
392          */
393         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
394
395         /*
396          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
397          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
398          * address space, because locore may not have mapped every physical
399          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
400          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
401          */
402         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
403
404         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
405
406         /*
407          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
408          */
409         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
410         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
411 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
412         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
413 #endif
414         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
415         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
416
417         /*
418          * Initialize the global pv list lock.
419          */
420         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
421
422         LIST_INIT(&allpmaps);
423
424         /*
425          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
426          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
427          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
428          * being changed.
429          */
430         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
431         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
432         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
433         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
434
435         /*
436          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
437          * mapping of pages.
438          */
439 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
440         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
441
442         va = virtual_avail;
443         pte = vtopte(va);
444
445         /*
446          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
447          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
448          */
449         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
450                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
451                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
452                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
453                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
454         }
455         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
456
457         /*
458          * Crashdump maps.
459          */
460         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
461
462         /*
463          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
464          */
465         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
466
467         /*
468          * msgbufp is used to map the system message buffer.
469          */
470         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
471
472         /*
473          * KPTmap is used by pmap_kextract().
474          *
475          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
476          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
477          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
478          */
479         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
480
481         for (i = 0; i < NKPT; i++)
482                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
483
484         /*
485          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
486          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
487          */
488         KPTD -= KPTDI;
489         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
490
491         /*
492          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
493          * respectively.
494          */
495         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
496         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
497
498         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
499
500         virtual_avail = va;
501
502         /*
503          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
504          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
505          * mapping must not have PG_G set. 
506          */
507 #ifdef XBOX
508         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
509          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
510          * Better fixes are very welcome! */
511         if (!arch_i386_is_xbox)
512 #endif
513         for (i = 1; i < NKPT; i++)
514                 PTD[i] = 0;
515
516         /* Initialize the PAT MSR if present. */
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_qpages(void)
525 {
526         struct pcpu *pc;
527         int i;
528
529         CPU_FOREACH(i) {
530                 pc = pcpu_find(i);
531                 pc->pc_qmap_addr = kva_alloc(PAGE_SIZE);
532                 if (pc->pc_qmap_addr == 0)
533                         panic("pmap_init_qpages: unable to allocate KVA");
534         }
535 }
536
537 SYSINIT(qpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_qpages, NULL);
538
539 /*
540  * Setup the PAT MSR.
541  */
542 void
543 pmap_init_pat(void)
544 {
545         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
546         uint64_t pat_msr;
547         u_long cr0, cr4;
548         int i;
549
550         /* Set default PAT index table. */
551         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
552                 pat_table[i] = -1;
553         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
554         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
555         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
556         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
557         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
558         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
559
560         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
561         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
562                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
563                         pat_index[i] = pat_table[i];
564                 pat_works = 0;
565                 return;
566         }
567
568         /*
569          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
570          * PAT entries.
571          *
572          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
573          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
574          * or Mode C Paging)
575          *
576          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
577          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
578          */
579         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
580             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
581                 pat_works = 0;
582
583         /* Initialize default PAT entries. */
584         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
585             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
586             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
587             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
588             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
589             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
590             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
591             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
592
593         if (pat_works) {
594                 /*
595                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
596                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
597                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
598                  */
599                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
600                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
601                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
602                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
603                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
604                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
605         } else {
606                 /*
607                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
608                  */
609                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
610                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
611                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
612         }
613
614         /* Disable PGE. */
615         cr4 = rcr4();
616         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
617
618         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
619         cr0 = rcr0();
620         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
621
622         /* Flushes caches and TLBs. */
623         wbinvd();
624         invltlb();
625
626         /* Update PAT and index table. */
627         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
628         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
629                 pat_index[i] = pat_table[i];
630
631         /* Flush caches and TLBs again. */
632         wbinvd();
633         invltlb();
634
635         /* Restore caches and PGE. */
636         load_cr0(cr0);
637         load_cr4(cr4);
638 }
639
640 /*
641  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
642  */
643 static void
644 pmap_set_pg(void)
645 {
646         pt_entry_t *pte;
647         vm_offset_t va, endva;
648
649         if (pgeflag == 0)
650                 return;
651
652         endva = KERNBASE + KERNend;
653
654         if (pseflag) {
655                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
656                 while (va  < endva) {
657                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
658                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
659                         va += NBPDR;
660                 }
661         } else {
662                 va = (vm_offset_t)btext;
663                 while (va < endva) {
664                         pte = vtopte(va);
665                         if (*pte)
666                                 *pte |= pgeflag;
667                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
668                         va += PAGE_SIZE;
669                 }
670         }
671 }
672
673 /*
674  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
675  */
676 void
677 pmap_page_init(vm_page_t m)
678 {
679
680         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
681         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
682 }
683
684 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
685 static void *
686 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
687 {
688
689         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
690         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
691         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
692             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
693 }
694 #endif
695
696 /*
697  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
698  * Requirements:
699  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
700  *    are ever set, PG_V in particular.
701  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
702  *    on PAE systems.  This should be ok.
703  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
704  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
705  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
706  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
707  */
708 static vm_offset_t
709 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
710 {
711         pt_entry_t *pte;
712         vm_offset_t va;
713
714         va = *head;
715         if (va == 0)
716                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
717         pte = vtopte(va);
718         *head = *pte;
719         if (*head & PG_V)
720                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
721         *pte = 0;
722         return (va);
723 }
724
725 static void
726 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
727 {
728         pt_entry_t *pte;
729
730         if (va & PG_V)
731                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
732         pte = vtopte(va);
733         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
734         *head = va;
735 }
736
737 static void
738 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
739 {
740         int i;
741         vm_offset_t va;
742
743         *head = 0;
744         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
745                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
746                 pmap_ptelist_free(head, va);
747         }
748 }
749
750
751 /*
752  *      Initialize the pmap module.
753  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
754  *      system needs to map virtual memory.
755  */
756 void
757 pmap_init(void)
758 {
759         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
760         vm_page_t mpte;
761         vm_size_t s;
762         int i, pv_npg;
763
764         /*
765          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
766          * page table pages.
767          */ 
768         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
769                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
770                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
771                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
772                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
773                 mpte->pindex = i + KPTDI;
774                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
775         }
776
777         /*
778          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
779          * high water mark so that the system can recover from excessive
780          * numbers of pv entries.
781          */
782         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
783         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
784         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
785         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
786         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
787
788         /*
789          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
790          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
791          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
792          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
793          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
794          * include at least one feature that is only supported by older Intel
795          * or newer AMD processors.
796          */
797         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
798             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
799             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
800             AMDID2_FMA4)) == 0)
801                 workaround_erratum383 = 1;
802
803         /*
804          * Are large page mappings supported and enabled?
805          */
806         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
807         if (pseflag == 0)
808                 pg_ps_enabled = 0;
809         else if (pg_ps_enabled) {
810                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
811                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
812                 pagesizes[1] = NBPDR;
813         }
814
815         /*
816          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
817          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
818          */
819         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
820             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
821
822         /*
823          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
824          */
825         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
826         s = round_page(s);
827         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
828             M_WAITOK | M_ZERO);
829         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
830                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
831
832         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
833         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
834         if (pv_chunkbase == NULL)
835                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
836         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
837 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
838         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
839             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
840             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
841         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
842 #endif
843
844         pmap_initialized = 1;
845         if (!bootverbose)
846                 return;
847         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
848                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
849                 if (ppim->va == 0)
850                         continue;
851                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
852                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
853         }
854 }
855
856
857 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
858         "Max number of PV entries");
859 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
860         "Page share factor per proc");
861
862 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
863     "2/4MB page mapping counters");
864
865 static u_long pmap_pde_demotions;
866 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
867     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
868
869 static u_long pmap_pde_mappings;
870 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
871     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
872
873 static u_long pmap_pde_p_failures;
874 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
875     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
876
877 static u_long pmap_pde_promotions;
878 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
879     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
880
881 /***************************************************
882  * Low level helper routines.....
883  ***************************************************/
884
885 /*
886  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
887  * caching mode.
888  */
889 int
890 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
891 {
892         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
893
894         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
895                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
896
897         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
898         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
899
900         /* Map the caching mode to a PAT index. */
901         pat_idx = pat_index[mode];
902
903         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
904         cache_bits = 0;
905         if (pat_idx & 0x4)
906                 cache_bits |= pat_flag;
907         if (pat_idx & 0x2)
908                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
909         if (pat_idx & 0x1)
910                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
911         return (cache_bits);
912 }
913
914 /*
915  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
916  */
917 static void
918 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
919 {
920         pd_entry_t *pde;
921         pmap_t pmap;
922         boolean_t PTD_updated;
923
924         PTD_updated = FALSE;
925         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
926         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
927                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
928                     PG_FRAME))
929                         PTD_updated = TRUE;
930                 pde = pmap_pde(pmap, va);
931                 pde_store(pde, newpde);
932         }
933         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
934         KASSERT(PTD_updated,
935             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
936 }
937
938 /*
939  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
940  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
941  * calling processor's TLB is affected.
942  *
943  * The calling thread must be pinned to a processor.
944  */
945 static void
946 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
947 {
948         u_long cr4;
949
950         if ((newpde & PG_PS) == 0)
951                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
952                 invlpg(va);
953         else if ((newpde & PG_G) == 0)
954                 /*
955                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
956                  * because there are too many to flush individually.
957                  */
958                 invltlb();
959         else {
960                 /*
961                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
962                  * including any global (PG_G) mappings.
963                  */
964                 cr4 = rcr4();
965                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
966                 /*
967                  * Although preemption at this point could be detrimental to
968                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
969                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
970                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
971                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
972                  */
973                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
974         }
975 }
976
977 void
978 invltlb_glob(void)
979 {
980         uint64_t cr4;
981
982         if (pgeflag == 0) {
983                 invltlb();
984         } else {
985                 cr4 = rcr4();
986                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
987                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
988         }
989 }
990
991
992 #ifdef SMP
993 /*
994  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
995  *
996  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
997  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
998  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
999  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1000  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1001  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1002  * one of the following functions but before a store updating the page
1003  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1004  * processor before its pm_active field is checked but due to
1005  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1006  * pmap as inactive on the other processor.
1007  * 
1008  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1009  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1010  * processor.
1011  */
1012 void
1013 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1014 {
1015         cpuset_t *mask, other_cpus;
1016         u_int cpuid;
1017
1018         sched_pin();
1019         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1020                 invlpg(va);
1021                 mask = &all_cpus;
1022         } else {
1023                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1024                 other_cpus = all_cpus;
1025                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1026                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1027                         invlpg(va);
1028                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1029                 mask = &other_cpus;
1030         }
1031         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1032         sched_unpin();
1033 }
1034
1035 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1036 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1037
1038 void
1039 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1040 {
1041         cpuset_t *mask, other_cpus;
1042         vm_offset_t addr;
1043         u_int cpuid;
1044
1045         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1046                 pmap_invalidate_all(pmap);
1047                 return;
1048         }
1049
1050         sched_pin();
1051         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1052                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1053                         invlpg(addr);
1054                 mask = &all_cpus;
1055         } else {
1056                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1057                 other_cpus = all_cpus;
1058                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1059                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1060                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1061                                 invlpg(addr);
1062                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1063                 mask = &other_cpus;
1064         }
1065         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1066         sched_unpin();
1067 }
1068
1069 void
1070 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1071 {
1072         cpuset_t *mask, other_cpus;
1073         u_int cpuid;
1074
1075         sched_pin();
1076         if (pmap == kernel_pmap) {
1077                 invltlb_glob();
1078                 mask = &all_cpus;
1079         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1080                 invltlb();
1081                 mask = &all_cpus;
1082         } else {
1083                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1084                 other_cpus = all_cpus;
1085                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1086                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1087                         invltlb();
1088                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1089                 mask = &other_cpus;
1090         }
1091         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1092         sched_unpin();
1093 }
1094
1095 void
1096 pmap_invalidate_cache(void)
1097 {
1098
1099         sched_pin();
1100         wbinvd();
1101         smp_cache_flush();
1102         sched_unpin();
1103 }
1104
1105 struct pde_action {
1106         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1107         vm_offset_t va;
1108         pd_entry_t *pde;
1109         pd_entry_t newpde;
1110         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1111 };
1112
1113 static void
1114 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1115 {
1116         struct pde_action *act = arg;
1117         pd_entry_t *pde;
1118         pmap_t pmap;
1119
1120         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1121
1122                 /*
1123                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1124                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1125                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1126                  */
1127                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1128                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1129                         pde_store(pde, act->newpde);
1130                 }
1131         }
1132 }
1133
1134 static void
1135 pmap_update_pde_user(void *arg)
1136 {
1137         struct pde_action *act = arg;
1138
1139         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1140                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1141 }
1142
1143 static void
1144 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1145 {
1146         struct pde_action *act = arg;
1147
1148         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1149                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1150 }
1151
1152 /*
1153  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1154  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1155  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1156  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1157  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1158  * hardware error.
1159  */
1160 static void
1161 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1162 {
1163         struct pde_action act;
1164         cpuset_t active, other_cpus;
1165         u_int cpuid;
1166
1167         sched_pin();
1168         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1169         other_cpus = all_cpus;
1170         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1171         if (pmap == kernel_pmap)
1172                 active = all_cpus;
1173         else
1174                 active = pmap->pm_active;
1175         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1176                 act.store = cpuid;
1177                 act.invalidate = active;
1178                 act.va = va;
1179                 act.pde = pde;
1180                 act.newpde = newpde;
1181                 CPU_SET(cpuid, &active);
1182                 smp_rendezvous_cpus(active,
1183                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1184                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1185                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1186         } else {
1187                 if (pmap == kernel_pmap)
1188                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1189                 else
1190                         pde_store(pde, newpde);
1191                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1192                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1193         }
1194         sched_unpin();
1195 }
1196 #else /* !SMP */
1197 /*
1198  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1199  * We inline these within pmap.c for speed.
1200  */
1201 PMAP_INLINE void
1202 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1203 {
1204
1205         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1206                 invlpg(va);
1207 }
1208
1209 PMAP_INLINE void
1210 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1211 {
1212         vm_offset_t addr;
1213
1214         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1215                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1216                         invlpg(addr);
1217 }
1218
1219 PMAP_INLINE void
1220 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1221 {
1222
1223         if (pmap == kernel_pmap)
1224                 invltlb_glob();
1225         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1226                 invltlb();
1227 }
1228
1229 PMAP_INLINE void
1230 pmap_invalidate_cache(void)
1231 {
1232
1233         wbinvd();
1234 }
1235
1236 static void
1237 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1238 {
1239
1240         if (pmap == kernel_pmap)
1241                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1242         else
1243                 pde_store(pde, newpde);
1244         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1245                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1246 }
1247 #endif /* !SMP */
1248
1249 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1250
1251 void
1252 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1253 {
1254
1255         if (force) {
1256                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1257         } else {
1258                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1259                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1260                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1261                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1262         }
1263
1264         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1265                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1266         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1267             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1268 #ifdef DEV_APIC
1269                 /*
1270                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1271                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1272                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1273                  * don't need to flush for that range anyway.
1274                  */
1275                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1276                         return;
1277 #endif
1278                 /*
1279                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1280                  * instruction to insure that previous stores are
1281                  * included in the write-back.  The processor
1282                  * propagates flush to other processors in the cache
1283                  * coherence domain.
1284                  */
1285                 mfence();
1286                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1287                         clflushopt(sva);
1288                 mfence();
1289         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1290             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1291 #ifdef DEV_APIC
1292                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1293                         return;
1294 #endif
1295                 /*
1296                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1297                  */
1298                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1299                         mfence();
1300                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1301                         clflush(sva);
1302                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1303                         mfence();
1304         } else {
1305
1306                 /*
1307                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1308                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1309                  * Globally invalidate cache.
1310                  */
1311                 pmap_invalidate_cache();
1312         }
1313 }
1314
1315 void
1316 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1317 {
1318         int i;
1319
1320         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1321             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1322                 pmap_invalidate_cache();
1323         } else {
1324                 for (i = 0; i < count; i++)
1325                         pmap_flush_page(pages[i]);
1326         }
1327 }
1328
1329 /*
1330  * Are we current address space or kernel?
1331  */
1332 static __inline int
1333 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1334 {
1335
1336         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1337             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1338 }
1339
1340 /*
1341  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1342  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1343  */
1344 pt_entry_t *
1345 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1346 {
1347         pd_entry_t newpf;
1348         pd_entry_t *pde;
1349
1350         pde = pmap_pde(pmap, va);
1351         if (*pde & PG_PS)
1352                 return (pde);
1353         if (*pde != 0) {
1354                 /* are we current address space or kernel? */
1355                 if (pmap_is_current(pmap))
1356                         return (vtopte(va));
1357                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1358                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1359                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1360                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1361                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1362                 }
1363                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1364         }
1365         return (NULL);
1366 }
1367
1368 /*
1369  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1370  * being NULL.
1371  */
1372 static __inline void
1373 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1374 {
1375
1376         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1377                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1378 }
1379
1380 /*
1381  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1382  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1383  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1384  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1385  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1386  */
1387 static __inline void
1388 invlcaddr(void *caddr)
1389 {
1390
1391         invlpg((u_int)caddr);
1392 }
1393
1394 /*
1395  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1396  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1397  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1398  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1399  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1400  *
1401  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1402  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1403  */
1404 static pt_entry_t *
1405 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1406 {
1407         pd_entry_t newpf;
1408         pd_entry_t *pde;
1409
1410         pde = pmap_pde(pmap, va);
1411         if (*pde & PG_PS)
1412                 return (pde);
1413         if (*pde != 0) {
1414                 /* are we current address space or kernel? */
1415                 if (pmap_is_current(pmap))
1416                         return (vtopte(va));
1417                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1418                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1419                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1420                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1421                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1422 #ifdef SMP
1423                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1424 #endif
1425                         invlcaddr(PADDR1);
1426                         PMAP1changed++;
1427                 } else
1428 #ifdef SMP
1429                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1430                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1431                         invlcaddr(PADDR1);
1432                         PMAP1changedcpu++;
1433                 } else
1434 #endif
1435                         PMAP1unchanged++;
1436                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1437         }
1438         return (0);
1439 }
1440
1441 /*
1442  *      Routine:        pmap_extract
1443  *      Function:
1444  *              Extract the physical page address associated
1445  *              with the given map/virtual_address pair.
1446  */
1447 vm_paddr_t 
1448 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1449 {
1450         vm_paddr_t rtval;
1451         pt_entry_t *pte;
1452         pd_entry_t pde;
1453
1454         rtval = 0;
1455         PMAP_LOCK(pmap);
1456         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1457         if (pde != 0) {
1458                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1459                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1460                 else {
1461                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1462                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1463                         pmap_pte_release(pte);
1464                 }
1465         }
1466         PMAP_UNLOCK(pmap);
1467         return (rtval);
1468 }
1469
1470 /*
1471  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1472  *      Function:
1473  *              Atomically extract and hold the physical page
1474  *              with the given pmap and virtual address pair
1475  *              if that mapping permits the given protection.
1476  */
1477 vm_page_t
1478 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1479 {
1480         pd_entry_t pde;
1481         pt_entry_t pte, *ptep;
1482         vm_page_t m;
1483         vm_paddr_t pa;
1484
1485         pa = 0;
1486         m = NULL;
1487         PMAP_LOCK(pmap);
1488 retry:
1489         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1490         if (pde != 0) {
1491                 if (pde & PG_PS) {
1492                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1493                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1494                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1495                                         goto retry;
1496                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1497                                     (va & PDRMASK));
1498                                 vm_page_hold(m);
1499                         }
1500                 } else {
1501                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1502                         pte = *ptep;
1503                         pmap_pte_release(ptep);
1504                         if (pte != 0 &&
1505                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1506                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1507                                     &pa))
1508                                         goto retry;
1509                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1510                                 vm_page_hold(m);
1511                         }
1512                 }
1513         }
1514         PA_UNLOCK_COND(pa);
1515         PMAP_UNLOCK(pmap);
1516         return (m);
1517 }
1518
1519 /***************************************************
1520  * Low level mapping routines.....
1521  ***************************************************/
1522
1523 /*
1524  * Add a wired page to the kva.
1525  * Note: not SMP coherent.
1526  *
1527  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1528  */
1529 PMAP_INLINE void 
1530 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1531 {
1532         pt_entry_t *pte;
1533
1534         pte = vtopte(va);
1535         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1536 }
1537
1538 static __inline void
1539 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1540 {
1541         pt_entry_t *pte;
1542
1543         pte = vtopte(va);
1544         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Remove a page from the kernel pagetables.
1549  * Note: not SMP coherent.
1550  *
1551  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1552  */
1553 PMAP_INLINE void
1554 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1555 {
1556         pt_entry_t *pte;
1557
1558         pte = vtopte(va);
1559         pte_clear(pte);
1560 }
1561
1562 /*
1563  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1564  *      virtual address space.
1565  *
1566  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1567  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1568  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1569  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1570  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1571  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1572  *      region.
1573  */
1574 vm_offset_t
1575 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1576 {
1577         vm_offset_t va, sva;
1578         vm_paddr_t superpage_offset;
1579         pd_entry_t newpde;
1580
1581         va = *virt;
1582         /*
1583          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1584          * least one superpage mapping to be created?
1585          */ 
1586         superpage_offset = start & PDRMASK;
1587         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1588                 /*
1589                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1590                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1591                  */
1592                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1593                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1594                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1595                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1596         }
1597         sva = va;
1598         while (start < end) {
1599                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1600                     pseflag) {
1601                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1602                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1603                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1604                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1605                         va += NBPDR;
1606                         start += NBPDR;
1607                 } else {
1608                         pmap_kenter(va, start);
1609                         va += PAGE_SIZE;
1610                         start += PAGE_SIZE;
1611                 }
1612         }
1613         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1614         *virt = va;
1615         return (sva);
1616 }
1617
1618
1619 /*
1620  * Add a list of wired pages to the kva
1621  * this routine is only used for temporary
1622  * kernel mappings that do not need to have
1623  * page modification or references recorded.
1624  * Note that old mappings are simply written
1625  * over.  The page *must* be wired.
1626  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1627  */
1628 void
1629 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1630 {
1631         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1632         vm_page_t m;
1633
1634         oldpte = 0;
1635         pte = vtopte(sva);
1636         endpte = pte + count;
1637         while (pte < endpte) {
1638                 m = *ma++;
1639                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1640                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1641                         oldpte |= *pte;
1642                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1643                 }
1644                 pte++;
1645         }
1646         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1647                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1648                     PAGE_SIZE);
1649 }
1650
1651 /*
1652  * This routine tears out page mappings from the
1653  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1654  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1655  */
1656 void
1657 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1658 {
1659         vm_offset_t va;
1660
1661         va = sva;
1662         while (count-- > 0) {
1663                 pmap_kremove(va);
1664                 va += PAGE_SIZE;
1665         }
1666         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1667 }
1668
1669 /***************************************************
1670  * Page table page management routines.....
1671  ***************************************************/
1672 static __inline void
1673 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1674 {
1675         vm_page_t m;
1676
1677         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1678                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1679                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1680                 vm_page_free_toq(m);
1681         }
1682 }
1683
1684 /*
1685  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1686  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1687  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1688  */
1689 static __inline void
1690 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1691     boolean_t set_PG_ZERO)
1692 {
1693
1694         if (set_PG_ZERO)
1695                 m->flags |= PG_ZERO;
1696         else
1697                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1698         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1703  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1704  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1705  * ordered by this virtual address range.
1706  */
1707 static __inline int
1708 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1709 {
1710
1711         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1712         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1717  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1718  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1719  */
1720 static __inline vm_page_t
1721 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1722 {
1723
1724         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1725         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1730  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1731  * the pmap's collection.
1732  */
1733 static __inline void
1734 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1735 {
1736
1737         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1738         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1739 }
1740
1741 /*
1742  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1743  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1744  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1745  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1746  */
1747 static inline boolean_t
1748 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1749 {
1750
1751         --m->wire_count;
1752         if (m->wire_count == 0) {
1753                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1754                 return (TRUE);
1755         } else
1756                 return (FALSE);
1757 }
1758
1759 static void
1760 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1761 {
1762         vm_offset_t pteva;
1763
1764         /*
1765          * unmap the page table page
1766          */
1767         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1768         --pmap->pm_stats.resident_count;
1769
1770         /*
1771          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1772          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1773          * down is begun.
1774          */
1775         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1776
1777         /*
1778          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1779          * take effect immediately.
1780          */
1781         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1782         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1783
1784         /* 
1785          * Put page on a list so that it is released after
1786          * *ALL* TLB shootdown is done
1787          */
1788         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1789 }
1790
1791 /*
1792  * After removing a page table entry, this routine is used to
1793  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1794  */
1795 static int
1796 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1797 {
1798         pd_entry_t ptepde;
1799         vm_page_t mpte;
1800
1801         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1802                 return (0);
1803         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1804         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1805         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1806 }
1807
1808 /*
1809  * Initialize the pmap for the swapper process.
1810  */
1811 void
1812 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1813 {
1814
1815         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1816         /*
1817          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1818          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1819          * not need to be inserted into that list.
1820          */
1821         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1822 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1823         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1824 #endif
1825         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1826         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1827         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1828         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1829         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1834  * such as one in a vmspace structure.
1835  */
1836 int
1837 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1838 {
1839         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1840         vm_paddr_t pa;
1841         int i;
1842
1843         /*
1844          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1845          * page directory table.
1846          */
1847         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1848                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1849                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1850                         return (0);
1851 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1852                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1853                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1854                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1855                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1856                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1857                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1858 #endif
1859                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1860         }
1861         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1862             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1863
1864         /*
1865          * allocate the page directory page(s)
1866          */
1867         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1868                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1869                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1870                 if (m == NULL)
1871                         VM_WAIT;
1872                 else {
1873                         ptdpg[i++] = m;
1874                 }
1875         }
1876
1877         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1878
1879         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1880                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1881                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1882
1883         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1884         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1885         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1886         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1887         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1888
1889         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1890         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1891                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1892                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1893 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1894                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1895 #endif
1896         }
1897
1898         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1899         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1900         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1901
1902         return (1);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * this routine is called if the page table page is not
1907  * mapped correctly.
1908  */
1909 static vm_page_t
1910 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1911 {
1912         vm_paddr_t ptepa;
1913         vm_page_t m;
1914
1915         /*
1916          * Allocate a page table page.
1917          */
1918         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1919             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1920                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1921                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1922                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1923                         VM_WAIT;
1924                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1925                         PMAP_LOCK(pmap);
1926                 }
1927
1928                 /*
1929                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1930                  * page may have been allocated.
1931                  */
1932                 return (NULL);
1933         }
1934         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1935                 pmap_zero_page(m);
1936
1937         /*
1938          * Map the pagetable page into the process address space, if
1939          * it isn't already there.
1940          */
1941
1942         pmap->pm_stats.resident_count++;
1943
1944         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1945         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1946                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1947
1948         return (m);
1949 }
1950
1951 static vm_page_t
1952 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1953 {
1954         u_int ptepindex;
1955         pd_entry_t ptepa;
1956         vm_page_t m;
1957
1958         /*
1959          * Calculate pagetable page index
1960          */
1961         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1962 retry:
1963         /*
1964          * Get the page directory entry
1965          */
1966         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1967
1968         /*
1969          * This supports switching from a 4MB page to a
1970          * normal 4K page.
1971          */
1972         if (ptepa & PG_PS) {
1973                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1974                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1975         }
1976
1977         /*
1978          * If the page table page is mapped, we just increment the
1979          * hold count, and activate it.
1980          */
1981         if (ptepa) {
1982                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1983                 m->wire_count++;
1984         } else {
1985                 /*
1986                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1987                  * been deallocated. 
1988                  */
1989                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1990                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1991                         goto retry;
1992         }
1993         return (m);
1994 }
1995
1996
1997 /***************************************************
1998 * Pmap allocation/deallocation routines.
1999  ***************************************************/
2000
2001 /*
2002  * Release any resources held by the given physical map.
2003  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2004  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2005  */
2006 void
2007 pmap_release(pmap_t pmap)
2008 {
2009         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2010         int i;
2011
2012         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2013             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2014             pmap->pm_stats.resident_count));
2015         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2016             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2017         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2018             ("releasing active pmap %p", pmap));
2019
2020         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2021         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2022         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2023
2024         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2025                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2026                     PG_FRAME);
2027
2028         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2029             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2030
2031         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2032
2033         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2034                 m = ptdpg[i];
2035 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2036                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2037                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2038 #endif
2039                 m->wire_count--;
2040                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2041                 vm_page_free_zero(m);
2042         }
2043 }
2044 \f
2045 static int
2046 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2047 {
2048         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2049
2050         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2051 }
2052 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2053     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2054
2055 static int
2056 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2057 {
2058         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2059
2060         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2061 }
2062 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2063     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2064
2065 /*
2066  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2067  */
2068 void
2069 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2070 {
2071         vm_paddr_t ptppaddr;
2072         vm_page_t nkpg;
2073         pd_entry_t newpdir;
2074
2075         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2076         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2077         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2078                 addr = kernel_map->max_offset;
2079         while (kernel_vm_end < addr) {
2080                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2081                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2082                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2083                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2084                                 break;
2085                         }
2086                         continue;
2087                 }
2088
2089                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2090                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2091                     VM_ALLOC_ZERO);
2092                 if (nkpg == NULL)
2093                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2094
2095                 nkpt++;
2096
2097                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2098                         pmap_zero_page(nkpg);
2099                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2100                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2101                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2102
2103                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
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         }
2110 }
2111
2112
2113 /***************************************************
2114  * page management routines.
2115  ***************************************************/
2116
2117 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2118 CTASSERT(_NPCM == 11);
2119 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2120
2121 static __inline struct pv_chunk *
2122 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2123 {
2124
2125         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2126 }
2127
2128 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2129
2130 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2131 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2132
2133 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2134         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2135         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2136         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2137         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2138 };
2139
2140 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2141         "Current number of pv entries");
2142
2143 #ifdef PV_STATS
2144 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2145
2146 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2147         "Current number of pv entry chunks");
2148 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2149         "Current number of pv entry chunks allocated");
2150 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2151         "Current number of pv entry chunks frees");
2152 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2153         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2154
2155 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2156 static int pv_entry_spare;
2157
2158 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2159         "Current number of pv entry frees");
2160 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2161         "Current number of pv entry allocs");
2162 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2163         "Current number of spare pv entries");
2164 #endif
2165
2166 /*
2167  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2168  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2169  * another pv entry chunk.
2170  */
2171 static vm_page_t
2172 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2173 {
2174         struct pch newtail;
2175         struct pv_chunk *pc;
2176         struct md_page *pvh;
2177         pd_entry_t *pde;
2178         pmap_t pmap;
2179         pt_entry_t *pte, tpte;
2180         pv_entry_t pv;
2181         vm_offset_t va;
2182         vm_page_t m, m_pc;
2183         struct spglist free;
2184         uint32_t inuse;
2185         int bit, field, freed;
2186
2187         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2188         pmap = NULL;
2189         m_pc = NULL;
2190         SLIST_INIT(&free);
2191         TAILQ_INIT(&newtail);
2192         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2193             SLIST_EMPTY(&free))) {
2194                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2195                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2196                         if (pmap != NULL) {
2197                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2198                                 if (pmap != locked_pmap)
2199                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2200                         }
2201                         pmap = pc->pc_pmap;
2202                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2203                         if (pmap > locked_pmap)
2204                                 PMAP_LOCK(pmap);
2205                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2206                                 pmap = NULL;
2207                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2208                                 continue;
2209                         }
2210                 }
2211
2212                 /*
2213                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2214                  */
2215                 freed = 0;
2216                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2217                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2218                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2219                                 bit = bsfl(inuse);
2220                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2221                                 va = pv->pv_va;
2222                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2223                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2224                                         continue;
2225                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2226                                 tpte = *pte;
2227                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2228                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2229                                 pmap_pte_release(pte);
2230                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2231                                         continue;
2232                                 KASSERT(tpte != 0,
2233                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2234                                     pmap, va));
2235                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2236                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2237                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2238                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2239                                         vm_page_dirty(m);
2240                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2241                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2242                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2243                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2244                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2245                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2246                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2247                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2248                                                     PGA_WRITEABLE);
2249                                         }
2250                                 }
2251                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2252                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2253                                 freed++;
2254                         }
2255                 }
2256                 if (freed == 0) {
2257                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2258                         continue;
2259                 }
2260                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2261                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2262                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2263                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2264                 pv_entry_count -= freed;
2265                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2266                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2267                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2268                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2269                                     pc_list);
2270                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2271
2272                                 /*
2273                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2274                                  * sufficient.
2275                                  */
2276                                 if (pmap == locked_pmap)
2277                                         goto out;
2278                                 break;
2279                         }
2280                 if (field == _NPCM) {
2281                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2282                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2283                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2284                         /* Entire chunk is free; return it. */
2285                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2286                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2287                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2288                         break;
2289                 }
2290         }
2291 out:
2292         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2293         if (pmap != NULL) {
2294                 pmap_invalidate_all(pmap);
2295                 if (pmap != locked_pmap)
2296                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2297         }
2298         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2299                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2300                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2301                 /* Recycle a freed page table page. */
2302                 m_pc->wire_count = 1;
2303                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2304         }
2305         pmap_free_zero_pages(&free);
2306         return (m_pc);
2307 }
2308
2309 /*
2310  * free the pv_entry back to the free list
2311  */
2312 static void
2313 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2314 {
2315         struct pv_chunk *pc;
2316         int idx, field, bit;
2317
2318         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2319         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2320         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2321         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2322         pv_entry_count--;
2323         pc = pv_to_chunk(pv);
2324         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2325         field = idx / 32;
2326         bit = idx % 32;
2327         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2328         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2329                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2330                         /*
2331                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2332                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2333                          */
2334                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2335                             pc)) {
2336                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2337                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2338                                     pc_list);
2339                         }
2340                         return;
2341                 }
2342         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2343         free_pv_chunk(pc);
2344 }
2345
2346 static void
2347 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2348 {
2349         vm_page_t m;
2350
2351         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2352         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2353         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2354         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2355         /* entire chunk is free, return it */
2356         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2357         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2358         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2359         vm_page_free(m);
2360         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2361 }
2362
2363 /*
2364  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2365  * when needed.
2366  */
2367 static pv_entry_t
2368 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2369 {
2370         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2371         static struct timeval lastprint;
2372         int bit, field;
2373         pv_entry_t pv;
2374         struct pv_chunk *pc;
2375         vm_page_t m;
2376
2377         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2378         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2379         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2380         pv_entry_count++;
2381         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2382                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2383                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2384                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2385                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2386 retry:
2387         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2388         if (pc != NULL) {
2389                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2390                         if (pc->pc_map[field]) {
2391                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2392                                 break;
2393                         }
2394                 }
2395                 if (field < _NPCM) {
2396                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2397                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2398                         /* If this was the last item, move it to tail */
2399                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2400                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2401                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2402                                         return (pv);    /* not full, return */
2403                                 }
2404                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2405                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2406                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2407                         return (pv);
2408                 }
2409         }
2410         /*
2411          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2412          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2413          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2414          */
2415         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2416             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2417                 if (try) {
2418                         pv_entry_count--;
2419                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2420                         return (NULL);
2421                 }
2422                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2423                 if (m == NULL)
2424                         goto retry;
2425         }
2426         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2427         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2428         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2429         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2430         pc->pc_pmap = pmap;
2431         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2432         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2433                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2434         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2435         pv = &pc->pc_pventry[0];
2436         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2437         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2438         return (pv);
2439 }
2440
2441 static __inline pv_entry_t
2442 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2443 {
2444         pv_entry_t pv;
2445
2446         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2447         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2448                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2449                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2450                         break;
2451                 }
2452         }
2453         return (pv);
2454 }
2455
2456 static void
2457 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2458 {
2459         struct md_page *pvh;
2460         pv_entry_t pv;
2461         vm_offset_t va_last;
2462         vm_page_t m;
2463
2464         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2465         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2466             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2467
2468         /*
2469          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2470          * page's pv list.
2471          */
2472         pvh = pa_to_pvh(pa);
2473         va = trunc_4mpage(va);
2474         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2475         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2476         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2477         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2478         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2479         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2480         do {
2481                 m++;
2482                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2483                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2484                 va += PAGE_SIZE;
2485                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2486         } while (va < va_last);
2487 }
2488
2489 static void
2490 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2491 {
2492         struct md_page *pvh;
2493         pv_entry_t pv;
2494         vm_offset_t va_last;
2495         vm_page_t m;
2496
2497         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2498         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2499             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2500
2501         /*
2502          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2503          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2504          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2505          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2506          * removes one of the mappings that is being promoted.
2507          */
2508         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2509         va = trunc_4mpage(va);
2510         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2511         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2512         pvh = pa_to_pvh(pa);
2513         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2514         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2515         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2516         do {
2517                 m++;
2518                 va += PAGE_SIZE;
2519                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2520         } while (va < va_last);
2521 }
2522
2523 static void
2524 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2525 {
2526         pv_entry_t pv;
2527
2528         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2529         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2530         free_pv_entry(pmap, pv);
2531 }
2532
2533 static void
2534 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2535 {
2536         struct md_page *pvh;
2537
2538         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2539         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2540         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2541                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2542                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2543                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2544         }
2545 }
2546
2547 /*
2548  * Create a pv entry for page at pa for
2549  * (pmap, va).
2550  */
2551 static void
2552 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2553 {
2554         pv_entry_t pv;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2558         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2559         pv->pv_va = va;
2560         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2561 }
2562
2563 /*
2564  * Conditionally create a pv entry.
2565  */
2566 static boolean_t
2567 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2568 {
2569         pv_entry_t pv;
2570
2571         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2572         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2573         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2574             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2575                 pv->pv_va = va;
2576                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2577                 return (TRUE);
2578         } else
2579                 return (FALSE);
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2584  */
2585 static boolean_t
2586 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2587 {
2588         struct md_page *pvh;
2589         pv_entry_t pv;
2590
2591         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2592         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2593             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2594                 pv->pv_va = va;
2595                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2596                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2597                 return (TRUE);
2598         } else
2599                 return (FALSE);
2600 }
2601
2602 /*
2603  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2604  */
2605 static void
2606 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2607 {
2608         pt_entry_t *pte;
2609
2610         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2611                 *pte = newpte;  
2612                 newpte += PAGE_SIZE;
2613         }
2614 }
2615
2616 /*
2617  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2618  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2619  */
2620 static boolean_t
2621 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2622 {
2623         pd_entry_t newpde, oldpde;
2624         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2625         vm_paddr_t mptepa;
2626         vm_page_t mpte;
2627         struct spglist free;
2628
2629         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2630         oldpde = *pde;
2631         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2632             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2633         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2634             NULL)
2635                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2636         else {
2637                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2638                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2639                     " is missing"));
2640
2641                 /*
2642                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2643                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2644                  * allocation of the new page table page fails.
2645                  */
2646                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2647                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2648                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2649                         SLIST_INIT(&free);
2650                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2651                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2652                         pmap_free_zero_pages(&free);
2653                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2654                             " in pmap %p", va, pmap);
2655                         return (FALSE);
2656                 }
2657                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2658                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2659         }
2660         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2661
2662         /*
2663          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2664          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2665          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2666          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2667          */
2668         if (va >= KERNBASE)
2669                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2670         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2671                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2672                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2673 #ifdef SMP
2674                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2675 #endif
2676                         invlcaddr(PADDR1);
2677                         PMAP1changed++;
2678                 } else
2679 #ifdef SMP
2680                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2681                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2682                         invlcaddr(PADDR1);
2683                         PMAP1changedcpu++;
2684                 } else
2685 #endif
2686                         PMAP1unchanged++;
2687                 firstpte = PADDR1;
2688         } else {
2689                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2690                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2691                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2692                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2693                 }
2694                 firstpte = PADDR2;
2695         }
2696         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2697         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2698             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2699         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2700             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2701         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2702         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2703                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2704
2705         /*
2706          * If the page table page is new, initialize it.
2707          */
2708         if (mpte->wire_count == 1) {
2709                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2710                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2711         }
2712         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2713             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2714             " addresses"));
2715
2716         /*
2717          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2718          * entries.
2719          */ 
2720         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2721                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2722         
2723         /*
2724          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2725          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2726          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2727          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2728          * the read above and the store below. 
2729          */
2730         if (workaround_erratum383)
2731                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2732         else if (pmap == kernel_pmap)
2733                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2734         else
2735                 pde_store(pde, newpde); 
2736         if (firstpte == PADDR2)
2737                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2738
2739         /*
2740          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2741          */
2742         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2743
2744         /*
2745          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2746          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2747          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2748          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2749          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2750          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2751          * the 2mpage to referencing the page table page.
2752          */
2753         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2754                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2755
2756         pmap_pde_demotions++;
2757         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2758             " in pmap %p", va, pmap);
2759         return (TRUE);
2760 }
2761
2762 /*
2763  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2764  */
2765 static void
2766 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2767 {
2768         pd_entry_t newpde;
2769         vm_paddr_t mptepa;
2770         vm_page_t mpte;
2771
2772         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2773         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2774         if (mpte == NULL)
2775                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2776
2777         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2778         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2779         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2780
2781         /*
2782          * Initialize the page table page.
2783          */
2784         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2785
2786         /*
2787          * Remove the mapping.
2788          */
2789         if (workaround_erratum383)
2790                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2791         else 
2792                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2793
2794         /*
2795          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2796          */
2797         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2798 }
2799
2800 /*
2801  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2802  */
2803 static void
2804 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2805     struct spglist *free)
2806 {
2807         struct md_page *pvh;
2808         pd_entry_t oldpde;
2809         vm_offset_t eva, va;
2810         vm_page_t m, mpte;
2811
2812         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2813         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2814             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2815         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2816         if (oldpde & PG_W)
2817                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2818
2819         /*
2820          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2821          * PG_G.
2822          */
2823         if (oldpde & PG_G)
2824                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2825         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2826         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2827                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2828                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2829                 eva = sva + NBPDR;
2830                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2831                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2832                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2833                                 vm_page_dirty(m);
2834                         if (oldpde & PG_A)
2835                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2836                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2837                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2838                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2839                 }
2840         }
2841         if (pmap == kernel_pmap) {
2842                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2843         } else {
2844                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2845                 if (mpte != NULL) {
2846                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2847                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2848                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2849                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2850                         mpte->wire_count = 0;
2851                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2852                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2853                 }
2854         }
2855 }
2856
2857 /*
2858  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2859  */
2860 static int
2861 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2862     struct spglist *free)
2863 {
2864         pt_entry_t oldpte;
2865         vm_page_t m;
2866
2867         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2868         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2869         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2870         KASSERT(oldpte != 0,
2871             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2872         if (oldpte & PG_W)
2873                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2874         /*
2875          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2876          * PG_G.
2877          */
2878         if (oldpte & PG_G)
2879                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2880         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2881         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2882                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2883                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2884                         vm_page_dirty(m);
2885                 if (oldpte & PG_A)
2886                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2887                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2888         }
2889         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Remove a single page from a process address space
2894  */
2895 static void
2896 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2897 {
2898         pt_entry_t *pte;
2899
2900         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2901         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2902         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2903         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2904                 return;
2905         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2906         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2907 }
2908
2909 /*
2910  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2911  *
2912  *      It is assumed that the start and end are properly
2913  *      rounded to the page size.
2914  */
2915 void
2916 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2917 {
2918         vm_offset_t pdnxt;
2919         pd_entry_t ptpaddr;
2920         pt_entry_t *pte;
2921         struct spglist free;
2922         int anyvalid;
2923
2924         /*
2925          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2926          */
2927         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2928                 return;
2929
2930         anyvalid = 0;
2931         SLIST_INIT(&free);
2932
2933         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2934         sched_pin();
2935         PMAP_LOCK(pmap);
2936
2937         /*
2938          * special handling of removing one page.  a very
2939          * common operation and easy to short circuit some
2940          * code.
2941          */
2942         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2943             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2944                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2945                 goto out;
2946         }
2947
2948         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2949                 u_int pdirindex;
2950
2951                 /*
2952                  * Calculate index for next page table.
2953                  */
2954                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2955                 if (pdnxt < sva)
2956                         pdnxt = eva;
2957                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2958                         break;
2959
2960                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2961                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2962
2963                 /*
2964                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2965                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2966                  */
2967                 if (ptpaddr == 0)
2968                         continue;
2969
2970                 /*
2971                  * Check for large page.
2972                  */
2973                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2974                         /*
2975                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2976                          * demote the mapping and fall through.
2977                          */
2978                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2979                                 /*
2980                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2981                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2982                                  */
2983                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2984                                         anyvalid = 1;
2985                                 pmap_remove_pde(pmap,
2986                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2987                                 continue;
2988                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2989                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2990                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2991                                 continue;
2992                         }
2993                 }
2994
2995                 /*
2996                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2997                  * by the current page table page, or to the end of the
2998                  * range being removed.
2999                  */
3000                 if (pdnxt > eva)
3001                         pdnxt = eva;
3002
3003                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3004                     sva += PAGE_SIZE) {
3005                         if (*pte == 0)
3006                                 continue;
3007
3008                         /*
3009                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3010                          * by pmap_remove_pte().
3011                          */
3012                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3013                                 anyvalid = 1;
3014                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3015                                 break;
3016                 }
3017         }
3018 out:
3019         sched_unpin();
3020         if (anyvalid)
3021                 pmap_invalidate_all(pmap);
3022         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3023         PMAP_UNLOCK(pmap);
3024         pmap_free_zero_pages(&free);
3025 }
3026
3027 /*
3028  *      Routine:        pmap_remove_all
3029  *      Function:
3030  *              Removes this physical page from
3031  *              all physical maps in which it resides.
3032  *              Reflects back modify bits to the pager.
3033  *
3034  *      Notes:
3035  *              Original versions of this routine were very
3036  *              inefficient because they iteratively called
3037  *              pmap_remove (slow...)
3038  */
3039
3040 void
3041 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3042 {
3043         struct md_page *pvh;
3044         pv_entry_t pv;
3045         pmap_t pmap;
3046         pt_entry_t *pte, tpte;
3047         pd_entry_t *pde;
3048         vm_offset_t va;
3049         struct spglist free;
3050
3051         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3052             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3053         SLIST_INIT(&free);
3054         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3055         sched_pin();
3056         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3057                 goto small_mappings;
3058         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3059         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3060                 va = pv->pv_va;
3061                 pmap = PV_PMAP(pv);
3062                 PMAP_LOCK(pmap);
3063                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3064                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3065                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3066         }
3067 small_mappings:
3068         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3069                 pmap = PV_PMAP(pv);
3070                 PMAP_LOCK(pmap);
3071                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3072                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3073                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3074                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3075                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3076                 tpte = pte_load_clear(pte);
3077                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3078                     pmap, pv->pv_va));
3079                 if (tpte & PG_W)
3080                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3081                 if (tpte & PG_A)
3082                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3083
3084                 /*
3085                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3086                  */
3087                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3088                         vm_page_dirty(m);
3089                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3090                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3091                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3092                 free_pv_entry(pmap, pv);
3093                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3094         }
3095         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3096         sched_unpin();
3097         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3098         pmap_free_zero_pages(&free);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3103  */
3104 static boolean_t
3105 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3106 {
3107         pd_entry_t newpde, oldpde;
3108         vm_offset_t eva, va;
3109         vm_page_t m;
3110         boolean_t anychanged;
3111
3112         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3113         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3114             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3115         anychanged = FALSE;
3116 retry:
3117         oldpde = newpde = *pde;
3118         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3119                 eva = sva + NBPDR;
3120                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3121                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3122                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3123                                 vm_page_dirty(m);
3124         }
3125         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3126                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3127 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3128         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3129                 newpde |= pg_nx;
3130 #endif
3131         if (newpde != oldpde) {
3132                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3133                         goto retry;
3134                 if (oldpde & PG_G)
3135                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3136                 else
3137                         anychanged = TRUE;
3138         }
3139         return (anychanged);
3140 }
3141
3142 /*
3143  *      Set the physical protection on the
3144  *      specified range of this map as requested.
3145  */
3146 void
3147 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3148 {
3149         vm_offset_t pdnxt;
3150         pd_entry_t ptpaddr;
3151         pt_entry_t *pte;
3152         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3153
3154         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3155         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3156                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3157                 return;
3158         }
3159
3160 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3161         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3162             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3163                 return;
3164 #else
3165         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3166                 return;
3167 #endif
3168
3169         if (pmap_is_current(pmap))
3170                 pv_lists_locked = FALSE;
3171         else {
3172                 pv_lists_locked = TRUE;
3173 resume:
3174                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3175                 sched_pin();
3176         }
3177         anychanged = FALSE;
3178
3179         PMAP_LOCK(pmap);
3180         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3181                 pt_entry_t obits, pbits;
3182                 u_int pdirindex;
3183
3184                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3185                 if (pdnxt < sva)
3186                         pdnxt = eva;
3187
3188                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3189                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3190
3191                 /*
3192                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3193                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3194                  */
3195                 if (ptpaddr == 0)
3196                         continue;
3197
3198                 /*
3199                  * Check for large page.
3200                  */
3201                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3202                         /*
3203                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3204                          * demote the mapping and fall through.
3205                          */
3206                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3207                                 /*
3208                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3209                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3210                                  */
3211                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3212                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3213                                         anychanged = TRUE;
3214                                 continue;
3215                         } else {
3216                                 if (!pv_lists_locked) {
3217                                         pv_lists_locked = TRUE;
3218                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3219                                                 if (anychanged)
3220                                                         pmap_invalidate_all(
3221                                                             pmap);
3222                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3223                                                 goto resume;
3224                                         }
3225                                         sched_pin();
3226                                 }
3227                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3228                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3229                                         /*
3230                                          * The large page mapping was
3231                                          * destroyed.
3232                                          */
3233                                         continue;
3234                                 }
3235                         }
3236                 }
3237
3238                 if (pdnxt > eva)
3239                         pdnxt = eva;
3240
3241                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3242                     sva += PAGE_SIZE) {
3243                         vm_page_t m;
3244
3245 retry:
3246                         /*
3247                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3248                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3249                          * significant 32 bits.
3250                          */
3251                         obits = pbits = *pte;
3252                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3253                                 continue;
3254
3255                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3256                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3257                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3258                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3259                                         vm_page_dirty(m);
3260                                 }
3261                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3262                         }
3263 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3264                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3265                                 pbits |= pg_nx;
3266 #endif
3267
3268                         if (pbits != obits) {
3269 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3270                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3271                                         goto retry;
3272 #else
3273                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3274                                     pbits))
3275                                         goto retry;
3276 #endif
3277                                 if (obits & PG_G)
3278                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3279                                 else
3280                                         anychanged = TRUE;
3281                         }
3282                 }
3283         }
3284         if (anychanged)
3285                 pmap_invalidate_all(pmap);
3286         if (pv_lists_locked) {
3287                 sched_unpin();
3288                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3289         }
3290         PMAP_UNLOCK(pmap);
3291 }
3292
3293 /*
3294  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3295  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3296  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3297  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3298  * mappings must have identical characteristics.
3299  *
3300  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3301  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3302  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3303  * pmap.
3304  */
3305 static void
3306 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3307 {
3308         pd_entry_t newpde;
3309         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3310         vm_offset_t oldpteva;
3311         vm_page_t mpte;
3312
3313         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3314
3315         /*
3316          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3317          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3318          * within a 2- or 4MB page.
3319          */
3320         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3321 setpde:
3322         newpde = *firstpte;
3323         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3324                 pmap_pde_p_failures++;
3325                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3326                     " in pmap %p", va, pmap);
3327                 return;
3328         }
3329         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3330                 pmap_pde_p_failures++;
3331                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3332                     " in pmap %p", va, pmap);
3333                 return;
3334         }
3335         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3336                 /*
3337                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3338                  * a TLB invalidation.
3339                  */
3340                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3341                     ~PG_RW))  
3342                         goto setpde;
3343                 newpde &= ~PG_RW;
3344         }
3345
3346         /* 
3347          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3348          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3349          * characteristics to the first PTE.
3350          */
3351         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3352         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3353 setpte:
3354                 oldpte = *pte;
3355                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3356                         pmap_pde_p_failures++;
3357                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3358                             " in pmap %p", va, pmap);
3359                         return;
3360                 }
3361                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3362                         /*
3363                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3364                          * without a TLB invalidation.
3365                          */
3366                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3367                             oldpte & ~PG_RW))
3368                                 goto setpte;
3369                         oldpte &= ~PG_RW;
3370                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3371                             (va & ~PDRMASK);
3372                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3373                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3374                 }
3375                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3376                         pmap_pde_p_failures++;
3377                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3378                             " in pmap %p", va, pmap);
3379                         return;
3380                 }
3381                 pa -= PAGE_SIZE;
3382         }
3383
3384         /*
3385          * Save the page table page in its current state until the PDE
3386          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3387          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3388          */
3389         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3390         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3391             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3392             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3393         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3394             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3395         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3396                 pmap_pde_p_failures++;
3397                 CTR2(KTR_PMAP,
3398                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3399                     pmap);
3400                 return;
3401         }
3402
3403         /*
3404          * Promote the pv entries.
3405          */
3406         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3407                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3408
3409         /*
3410          * Propagate the PAT index to its proper position.
3411          */
3412         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3413                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3414
3415         /*
3416          * Map the superpage.
3417          */
3418         if (workaround_erratum383)
3419                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3420         else if (pmap == kernel_pmap)
3421                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3422         else
3423                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3424
3425         pmap_pde_promotions++;
3426         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3427             " in pmap %p", va, pmap);
3428 }
3429
3430 /*
3431  *      Insert the given physical page (p) at
3432  *      the specified virtual address (v) in the
3433  *      target physical map with the protection requested.
3434  *
3435  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3436  *      that the related pte can not be reclaimed.
3437  *
3438  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3439  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3440  *      insert this page into the given map NOW.
3441  */
3442 int
3443 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3444     u_int flags, int8_t psind)
3445 {
3446         pd_entry_t *pde;
3447         pt_entry_t *pte;
3448         pt_entry_t newpte, origpte;
3449         pv_entry_t pv;
3450         vm_paddr_t opa, pa;
3451         vm_page_t mpte, om;
3452         boolean_t invlva, wired;
3453
3454         va = trunc_page(va);
3455         mpte = NULL;
3456         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3457
3458         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3459         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3460             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3461             va));
3462         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3463                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3464
3465         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3466         PMAP_LOCK(pmap);
3467         sched_pin();
3468
3469         /*
3470          * In the case that a page table page is not
3471          * resident, we are creating it here.
3472          */
3473         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3474                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3475                 if (mpte == NULL) {
3476                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3477                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3478                         sched_unpin();
3479                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3480                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3481                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3482                 }
3483         }
3484
3485         pde = pmap_pde(pmap, va);
3486         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3487                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3488         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3489
3490         /*
3491          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3492          */
3493         if (pte == NULL) {
3494                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3495                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3496         }
3497
3498         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3499         om = NULL;
3500         origpte = *pte;
3501         opa = origpte & PG_FRAME;
3502
3503         /*
3504          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3505          */
3506         if (origpte && (opa == pa)) {
3507                 /*
3508                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3509                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3510                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3511                  * the PT page will be also.
3512                  */
3513                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3514                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3515                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3516                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3517
3518                 /*
3519                  * Remove extra pte reference
3520                  */
3521                 if (mpte)
3522                         mpte->wire_count--;
3523
3524                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3525                         om = m;
3526                         pa |= PG_MANAGED;
3527                 }
3528                 goto validate;
3529         } 
3530
3531         pv = NULL;
3532
3533         /*
3534          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3535          * handle validating new mapping.
3536          */
3537         if (opa) {
3538                 if (origpte & PG_W)
3539                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3540                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3541                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3542                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3543                 }
3544                 if (mpte != NULL) {
3545                         mpte->wire_count--;
3546                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3547                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3548                              " va: 0x%x", va));
3549                 }
3550         } else
3551                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3552
3553         /*
3554          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3555          */
3556         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3557                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3558                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3559                 if (pv == NULL)
3560                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3561                 pv->pv_va = va;
3562                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3563                 pa |= PG_MANAGED;
3564         } else if (pv != NULL)
3565                 free_pv_entry(pmap, pv);
3566
3567         /*
3568          * Increment counters
3569          */
3570         if (wired)
3571                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3572
3573 validate:
3574         /*
3575          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3576          */
3577         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3578         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3579                 newpte |= PG_RW;
3580                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3581                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3582         }
3583 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3584         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3585                 newpte |= pg_nx;
3586 #endif
3587         if (wired)
3588                 newpte |= PG_W;
3589         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3590                 newpte |= PG_U;
3591         if (pmap == kernel_pmap)
3592                 newpte |= pgeflag;
3593
3594         /*
3595          * if the mapping or permission bits are different, we need
3596          * to update the pte.
3597          */
3598         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3599                 newpte |= PG_A;
3600                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3601                         newpte |= PG_M;
3602                 if (origpte & PG_V) {
3603                         invlva = FALSE;
3604                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3605                         if (origpte & PG_A) {
3606                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3607                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3608                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3609                                         invlva = TRUE;
3610 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3611                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3612                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3613                                         invlva = TRUE;
3614 #endif
3615                         }
3616                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3617                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3618                                         vm_page_dirty(om);
3619                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3620                                         invlva = TRUE;
3621                         }
3622                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3623                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3624                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3625                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3626                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3627                         if (invlva)
3628                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3629                 } else
3630                         pte_store(pte, newpte);
3631         }
3632
3633         /*
3634          * If both the page table page and the reservation are fully
3635          * populated, then attempt promotion.
3636          */
3637         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3638             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3639             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3640                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3641
3642         sched_unpin();
3643         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3644         PMAP_UNLOCK(pmap);
3645         return (KERN_SUCCESS);
3646 }
3647
3648 /*
3649  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3650  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3651  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3652  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3653  */
3654 static boolean_t
3655 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3656 {
3657         pd_entry_t *pde, newpde;
3658
3659         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3660         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3661         pde = pmap_pde(pmap, va);
3662         if (*pde != 0) {
3663                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3664                     " in pmap %p", va, pmap);
3665                 return (FALSE);
3666         }
3667         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3668             PG_PS | PG_V;
3669         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3670                 newpde |= PG_MANAGED;
3671
3672                 /*
3673                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3674                  */
3675                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3676                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3677                             " in pmap %p", va, pmap);
3678                         return (FALSE);
3679                 }
3680         }
3681 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3682         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3683                 newpde |= pg_nx;
3684 #endif
3685         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3686                 newpde |= PG_U;
3687
3688         /*
3689          * Increment counters.
3690          */
3691         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3692
3693         /*
3694          * Map the superpage.
3695          */
3696         pde_store(pde, newpde);
3697
3698         pmap_pde_mappings++;
3699         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3700             " in pmap %p", va, pmap);
3701         return (TRUE);
3702 }
3703
3704 /*
3705  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3706  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3707  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3708  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3709  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3710  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3711  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3712  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3713  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3714  * corresponding offset from m_start are mapped.
3715  */
3716 void
3717 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3718     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3719 {
3720         vm_offset_t va;
3721         vm_page_t m, mpte;
3722         vm_pindex_t diff, psize;
3723
3724         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3725
3726         psize = atop(end - start);
3727         mpte = NULL;
3728         m = m_start;
3729         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3730         PMAP_LOCK(pmap);
3731         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3732                 va = start + ptoa(diff);
3733                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3734                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3735                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3736                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3737                 else
3738                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3739                             mpte);
3740                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3741         }
3742         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3743         PMAP_UNLOCK(pmap);
3744 }
3745
3746 /*
3747  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3748  * 1. Current pmap & pmap exists.
3749  * 2. Not wired.
3750  * 3. Read access.
3751  * 4. No page table pages.
3752  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3753  */
3754
3755 void
3756 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3757 {
3758
3759         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3760         PMAP_LOCK(pmap);
3761         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3762         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3763         PMAP_UNLOCK(pmap);
3764 }
3765
3766 static vm_page_t
3767 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3768     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3769 {
3770         pt_entry_t *pte;
3771         vm_paddr_t pa;
3772         struct spglist free;
3773
3774         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3775             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3776             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3777         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3778         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3779
3780         /*
3781          * In the case that a page table page is not
3782          * resident, we are creating it here.
3783          */
3784         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3785                 u_int ptepindex;
3786                 pd_entry_t ptepa;
3787
3788                 /*
3789                  * Calculate pagetable page index
3790                  */
3791                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3792                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3793                         mpte->wire_count++;
3794                 } else {
3795                         /*
3796                          * Get the page directory entry
3797                          */
3798                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3799
3800                         /*
3801                          * If the page table page is mapped, we just increment
3802                          * the hold count, and activate it.
3803                          */
3804                         if (ptepa) {
3805                                 if (ptepa & PG_PS)
3806                                         return (NULL);
3807                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3808                                 mpte->wire_count++;
3809                         } else {
3810                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3811                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3812                                 if (mpte == NULL)
3813                                         return (mpte);
3814                         }
3815                 }
3816         } else {
3817                 mpte = NULL;
3818         }
3819
3820         /*
3821          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3822          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3823          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3824          * But that isn't as quick as vtopte.
3825          */
3826         pte = vtopte(va);
3827         if (*pte) {
3828                 if (mpte != NULL) {
3829                         mpte->wire_count--;
3830                         mpte = NULL;
3831                 }
3832                 return (mpte);
3833         }
3834
3835         /*
3836          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3837          */
3838         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3839             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3840                 if (mpte != NULL) {
3841                         SLIST_INIT(&free);
3842                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3843                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3844                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3845                         }
3846                         
3847                         mpte = NULL;
3848                 }
3849                 return (mpte);
3850         }
3851
3852         /*
3853          * Increment counters
3854          */
3855         pmap->pm_stats.resident_count++;
3856
3857         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3858 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3859         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3860                 pa |= pg_nx;
3861 #endif
3862
3863         /*
3864          * Now validate mapping with RO protection
3865          */
3866         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3867                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3868         else
3869                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3870         return (mpte);
3871 }
3872
3873 /*
3874  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3875  * to be used for panic dumps.
3876  */
3877 void *
3878 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3879 {
3880         vm_offset_t va;
3881
3882         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3883         pmap_kenter(va, pa);
3884         invlpg(va);
3885         return ((void *)crashdumpmap);
3886 }
3887
3888 /*
3889  * This code maps large physical mmap regions into the
3890  * processor address space.  Note that some shortcuts
3891  * are taken, but the code works.
3892  */
3893 void
3894 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3895     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3896 {
3897         pd_entry_t *pde;
3898         vm_paddr_t pa, ptepa;
3899         vm_page_t p;
3900         int pat_mode;
3901
3902         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3903         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3904             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3905         if (pseflag && 
3906             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3907                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3908                         return;
3909                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3910                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3911                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3912                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3913
3914                 /*
3915                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3916                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3917                  */
3918                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3919                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3920                         return;
3921
3922                 /*
3923                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3924                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3925                  * memory attributes.
3926                  */
3927                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3928                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3929                     pa += PAGE_SIZE) {
3930                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3931                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3932                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3933                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3934                                 return;
3935                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3936                 }
3937
3938                 /*
3939                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3940                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3941                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3942                  */
3943                 PMAP_LOCK(pmap);
3944                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3945                     size; pa += NBPDR) {
3946                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3947                         if (*pde == 0) {
3948                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3949                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3950                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3951                                     PAGE_SIZE;
3952                                 pmap_pde_mappings++;
3953                         }
3954                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3955                         addr += NBPDR;
3956                 }
3957                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3958         }
3959 }
3960
3961 /*
3962  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3963  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3964  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3965  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3966  *
3967  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3968  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3969  */
3970 void
3971 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3972 {
3973         vm_offset_t pdnxt;
3974         pd_entry_t *pde;
3975         pt_entry_t *pte;
3976         boolean_t pv_lists_locked;
3977
3978         if (pmap_is_current(pmap))
3979                 pv_lists_locked = FALSE;
3980         else {
3981                 pv_lists_locked = TRUE;
3982 resume:
3983                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3984                 sched_pin();
3985         }
3986         PMAP_LOCK(pmap);
3987         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3988                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3989                 if (pdnxt < sva)
3990                         pdnxt = eva;
3991                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3992                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3993                         continue;
3994                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3995                         if ((*pde & PG_W) == 0)
3996                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
3997                                     (uintmax_t)*pde);
3998
3999                         /*
4000                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4001                          * demote the mapping and fall through.
4002                          */
4003                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4004                                 /*
4005                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4006                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4007                                  * significant 32 bits.
4008                                  */
4009                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4010                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4011                                     PAGE_SIZE;
4012                                 continue;
4013                         } else {
4014                                 if (!pv_lists_locked) {
4015                                         pv_lists_locked = TRUE;
4016                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4017                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4018                                                 /* Repeat sva. */
4019                                                 goto resume;
4020                                         }
4021                                         sched_pin();
4022                                 }
4023                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4024                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4025                         }
4026                 }
4027                 if (pdnxt > eva)
4028                         pdnxt = eva;
4029                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4030                     sva += PAGE_SIZE) {
4031                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4032                                 continue;
4033                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4034                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4035                                     (uintmax_t)*pte);
4036
4037                         /*
4038                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4039                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4040                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4041                          *
4042                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4043                          */
4044                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4045                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4046                 }
4047         }
4048         if (pv_lists_locked) {
4049                 sched_unpin();
4050                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4051         }
4052         PMAP_UNLOCK(pmap);
4053 }
4054
4055
4056 /*
4057  *      Copy the range specified by src_addr/len
4058  *      from the source map to the range dst_addr/len
4059  *      in the destination map.
4060  *
4061  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4062  */
4063
4064 void
4065 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4066     vm_offset_t src_addr)
4067 {
4068         struct spglist free;
4069         vm_offset_t addr;
4070         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4071         vm_offset_t pdnxt;
4072
4073         if (dst_addr != src_addr)
4074                 return;
4075
4076         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4077                 return;
4078
4079         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4080         if (dst_pmap < src_pmap) {
4081                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4082                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4083         } else {
4084                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4085                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4086         }
4087         sched_pin();
4088         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4089                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4090                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4091                 pd_entry_t srcptepaddr;
4092                 u_int ptepindex;
4093
4094                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4095                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4096
4097                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4098                 if (pdnxt < addr)
4099                         pdnxt = end_addr;
4100                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4101
4102                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4103                 if (srcptepaddr == 0)
4104                         continue;
4105                         
4106                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4107                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4108                                 continue;
4109                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4110                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4111                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4112                             PG_PS_FRAME))) {
4113                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4114                                     ~PG_W;
4115                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4116                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4117                                 pmap_pde_mappings++;
4118                         }
4119                         continue;
4120                 }
4121
4122                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4123                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4124                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4125
4126                 if (pdnxt > end_addr)
4127                         pdnxt = end_addr;
4128
4129                 src_pte = vtopte(addr);
4130                 while (addr < pdnxt) {
4131                         pt_entry_t ptetemp;
4132                         ptetemp = *src_pte;
4133                         /*
4134                          * we only virtual copy managed pages
4135                          */
4136                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4137                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4138                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4139                                 if (dstmpte == NULL)
4140                                         goto out;
4141                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4142                                 if (*dst_pte == 0 &&
4143                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4144                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4145                                         /*
4146                                          * Clear the wired, modified, and
4147                                          * accessed (referenced) bits
4148                                          * during the copy.
4149                                          */
4150                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4151                                             PG_A);
4152                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4153                                 } else {
4154                                         SLIST_INIT(&free);
4155                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4156                                             &free)) {
4157                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4158                                                     addr);
4159                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4160                                         }
4161                                         goto out;
4162                                 }
4163                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4164                                         break;
4165                         }
4166                         addr += PAGE_SIZE;
4167                         src_pte++;
4168                 }
4169         }
4170 out:
4171         sched_unpin();
4172         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4173         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4174         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4175 }       
4176
4177 static __inline void
4178 pagezero(void *page)
4179 {
4180 #if defined(I686_CPU)
4181         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4182 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4183                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4184                         sse2_pagezero(page);
4185                 else
4186 #endif
4187                         i686_pagezero(page);
4188         } else
4189 #endif
4190                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4191 }
4192
4193 /*
4194  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4195  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4196  */
4197 void
4198 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4199 {
4200         struct sysmaps *sysmaps;
4201
4202         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4203         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4204         if (*sysmaps->CMAP2)
4205                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4206         sched_pin();
4207         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4208             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4209         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4210         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4211         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4212         sched_unpin();
4213         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4214 }
4215
4216 /*
4217  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4218  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4219  *
4220  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4221  */
4222 void
4223 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4224 {
4225         struct sysmaps *sysmaps;
4226
4227         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4228         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4229         if (*sysmaps->CMAP2)
4230                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4231         sched_pin();
4232         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4233             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4234         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4235         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4236                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4237         else
4238                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4239         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4240         sched_unpin();
4241         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4242 }
4243
4244 /*
4245  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4246  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4247  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4248  *      outside of Giant.
4249  */
4250 void
4251 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4252 {
4253
4254         if (*CMAP3)
4255                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4256         sched_pin();
4257         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4258             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4259         invlcaddr(CADDR3);
4260         pagezero(CADDR3);
4261         *CMAP3 = 0;
4262         sched_unpin();
4263 }
4264
4265 /*
4266  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4267  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4268  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4269  *      time.
4270  */
4271 void
4272 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4273 {
4274         struct sysmaps *sysmaps;
4275
4276         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4277         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4278         if (*sysmaps->CMAP1)
4279                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4280         if (*sysmaps->CMAP2)
4281                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4282         sched_pin();
4283         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4284             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4285         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4286         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4287             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4288         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4289         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4290         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4291         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4292         sched_unpin();
4293         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4294 }
4295
4296 int unmapped_buf_allowed = 1;
4297
4298 void
4299 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4300     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4301 {
4302         struct sysmaps *sysmaps;
4303         vm_page_t a_pg, b_pg;
4304         char *a_cp, *b_cp;
4305         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4306         int cnt;
4307
4308         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4309         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4310         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4311                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4312         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4313                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4314         sched_pin();
4315         while (xfersize > 0) {
4316                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4317                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4318                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4319                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4320                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4321                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4322                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4323                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4324                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4325                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4326                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4327                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4328                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4329                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4330                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4331                 a_offset += cnt;
4332                 b_offset += cnt;
4333                 xfersize -= cnt;
4334         }
4335         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4336         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4337         sched_unpin();
4338         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4339 }
4340
4341 /*
4342  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4343  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4344  * be changed upwards or downwards in the future; it
4345  * is only necessary that true be returned for a small
4346  * subset of pmaps for proper page aging.
4347  */
4348 boolean_t
4349 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4350 {
4351         struct md_page *pvh;
4352         pv_entry_t pv;
4353         int loops = 0;
4354         boolean_t rv;
4355
4356         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4357             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4358         rv = FALSE;
4359         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4360         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4361                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4362                         rv = TRUE;
4363                         break;
4364                 }
4365                 loops++;
4366                 if (loops >= 16)
4367                         break;
4368         }
4369         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4370                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4371                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4372                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4373                                 rv = TRUE;
4374                                 break;
4375                         }
4376                         loops++;
4377                         if (loops >= 16)
4378                                 break;
4379                 }
4380         }
4381         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4382         return (rv);
4383 }
4384
4385 /*
4386  *      pmap_page_wired_mappings:
4387  *
4388  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4389  *      that are wired.
4390  */
4391 int
4392 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4393 {
4394         int count;
4395
4396         count = 0;
4397         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4398                 return (count);
4399         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4400         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4401         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4402             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4403                 count);
4404         }
4405         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4406         return (count);
4407 }
4408
4409 /*
4410  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4411  *
4412  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4413  */
4414 static int
4415 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4416 {
4417         pmap_t pmap;
4418         pt_entry_t *pte;
4419         pv_entry_t pv;
4420
4421         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4422         sched_pin();
4423         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4424                 pmap = PV_PMAP(pv);
4425                 PMAP_LOCK(pmap);
4426                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4427                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4428                         count++;
4429                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4430         }
4431         sched_unpin();
4432         return (count);
4433 }
4434
4435 /*
4436  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4437  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4438  */
4439 boolean_t
4440 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4441 {
4442         boolean_t rv;
4443
4444         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4445                 return (FALSE);
4446         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4447         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4448             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4449             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4450         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4451         return (rv);
4452 }
4453
4454 /*
4455  * Remove all pages from specified address space
4456  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4457  * is special cased for current process only, but
4458  * can have the more generic (and slightly slower)
4459  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4460  * in the case of running down an entire address space.
4461  */
4462 void
4463 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4464 {
4465         pt_entry_t *pte, tpte;
4466         vm_page_t m, mpte, mt;
4467         pv_entry_t pv;
4468         struct md_page *pvh;
4469         struct pv_chunk *pc, *npc;
4470         struct spglist free;
4471         int field, idx;
4472         int32_t bit;
4473         uint32_t inuse, bitmask;
4474         int allfree;
4475
4476         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4477                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4478                 return;
4479         }
4480         SLIST_INIT(&free);
4481         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4482         PMAP_LOCK(pmap);
4483         sched_pin();
4484         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4485                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4486                     pc->pc_pmap));
4487                 allfree = 1;
4488                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4489                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4490                         while (inuse != 0) {
4491                                 bit = bsfl(inuse);
4492                                 bitmask = 1UL << bit;
4493                                 idx = field * 32 + bit;
4494                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4495                                 inuse &= ~bitmask;
4496
4497                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4498                                 tpte = *pte;
4499                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4500                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4501                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4502                                 }
4503
4504                                 if (tpte == 0) {
4505                                         printf(
4506                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4507                                             pte, pv->pv_va);
4508                                         panic("bad pte");
4509                                 }
4510
4511 /*
4512  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4513  */
4514                                 if (tpte & PG_W) {
4515                                         allfree = 0;
4516                                         continue;
4517                                 }
4518
4519                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4520                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4521                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4522                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4523                                     (uintmax_t)tpte));
4524
4525                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4526                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4527                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4528                                     (uintmax_t)tpte));
4529
4530                                 pte_clear(pte);
4531
4532                                 /*
4533                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4534                                  */
4535                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4536                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4537                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4538                                                         vm_page_dirty(mt);
4539                                         } else
4540                                                 vm_page_dirty(m);
4541                                 }
4542
4543                                 /* Mark free */
4544                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4545                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4546                                 pv_entry_count--;
4547                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4548                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4549                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4550                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4551                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4552                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4553                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4554                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4555                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4556                                         }
4557                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4558                                         if (mpte != NULL) {
4559                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4560                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4561                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4562                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4563                                                 mpte->wire_count = 0;
4564                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4565                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4566                                         }
4567                                 } else {
4568                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4569                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4570                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4571                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4572                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4573                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4574                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4575                                         }
4576                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4577                                 }
4578                         }
4579                 }
4580                 if (allfree) {
4581                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4582                         free_pv_chunk(pc);
4583                 }
4584         }
4585         sched_unpin();
4586         pmap_invalidate_all(pmap);
4587         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4588         PMAP_UNLOCK(pmap);
4589         pmap_free_zero_pages(&free);
4590 }
4591
4592 /*
4593  *      pmap_is_modified:
4594  *
4595  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4596  *      in any physical maps.
4597  */
4598 boolean_t
4599 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4600 {
4601         boolean_t rv;
4602
4603         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4604             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4605
4606         /*
4607          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4608          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4609          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4610          */
4611         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4612         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4613                 return (FALSE);
4614         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4615         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4616             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4617             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4618         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4619         return (rv);
4620 }
4621
4622 /*
4623  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4624  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4625  * mappings are supported.
4626  */
4627 static boolean_t
4628 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4629 {
4630         pv_entry_t pv;
4631         pt_entry_t *pte;
4632         pmap_t pmap;
4633         boolean_t rv;
4634
4635         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4636         rv = FALSE;
4637         sched_pin();
4638         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4639                 pmap = PV_PMAP(pv);
4640                 PMAP_LOCK(pmap);
4641                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4642                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4643                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4644                 if (rv)
4645                         break;
4646         }
4647         sched_unpin();
4648         return (rv);
4649 }
4650
4651 /*
4652  *      pmap_is_prefaultable:
4653  *
4654  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4655  *      for prefault.
4656  */
4657 boolean_t
4658 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4659 {
4660         pd_entry_t *pde;
4661         pt_entry_t *pte;
4662         boolean_t rv;
4663
4664         rv = FALSE;
4665         PMAP_LOCK(pmap);
4666         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4667         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4668                 pte = vtopte(addr);
4669                 rv = *pte == 0;
4670         }
4671         PMAP_UNLOCK(pmap);
4672         return (rv);
4673 }
4674
4675 /*
4676  *      pmap_is_referenced:
4677  *
4678  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4679  *      in any physical maps.
4680  */
4681 boolean_t
4682 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4683 {
4684         boolean_t rv;
4685
4686         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4687             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4688         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4689         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4690             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4691             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4692         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4693         return (rv);
4694 }
4695
4696 /*
4697  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4698  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4699  */
4700 static boolean_t
4701 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4702 {
4703         pv_entry_t pv;
4704         pt_entry_t *pte;
4705         pmap_t pmap;
4706         boolean_t rv;
4707
4708         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4709         rv = FALSE;
4710         sched_pin();
4711         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4712                 pmap = PV_PMAP(pv);
4713                 PMAP_LOCK(pmap);
4714                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4715                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4716                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4717                 if (rv)
4718                         break;
4719         }
4720         sched_unpin();
4721         return (rv);
4722 }
4723
4724 /*
4725  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4726  */
4727 void
4728 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4729 {
4730         struct md_page *pvh;
4731         pv_entry_t next_pv, pv;
4732         pmap_t pmap;
4733         pd_entry_t *pde;
4734         pt_entry_t oldpte, *pte;
4735         vm_offset_t va;
4736
4737         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4738             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4739
4740         /*
4741          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4742          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4743          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4744          */
4745         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4746         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4747                 return;
4748         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4749         sched_pin();
4750         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4751                 goto small_mappings;
4752         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4753         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4754                 va = pv->pv_va;
4755                 pmap = PV_PMAP(pv);
4756                 PMAP_LOCK(pmap);
4757                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4758                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4759                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4760                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4761         }
4762 small_mappings:
4763         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4764                 pmap = PV_PMAP(pv);
4765                 PMAP_LOCK(pmap);
4766                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4767                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4768                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4769                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4770 retry:
4771                 oldpte = *pte;
4772                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4773                         /*
4774                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4775                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4776                          * significant 32 bits.
4777                          */
4778                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4779                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4780                                 goto retry;
4781                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4782                                 vm_page_dirty(m);
4783                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4784                 }
4785                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4786         }
4787         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4788         sched_unpin();
4789         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4790 }
4791
4792 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4793
4794 /*
4795  *      pmap_ts_referenced:
4796  *
4797  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4798  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4799  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4800  *      reference bits set.
4801  *
4802  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4803  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4804  *      optimal aging of shared pages.
4805  *
4806  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4807  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4808  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4809  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4810  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4811  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4812  *      to pmap_is_modified().
4813  */
4814 int
4815 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4816 {
4817         struct md_page *pvh;
4818         pv_entry_t pv, pvf;
4819         pmap_t pmap;
4820         pd_entry_t *pde;
4821         pt_entry_t *pte;
4822         vm_paddr_t pa;
4823         int rtval = 0;
4824
4825         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4826             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4827         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4828         pvh = pa_to_pvh(pa);
4829         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4830         sched_pin();
4831         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4832             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4833                 goto small_mappings;
4834         pv = pvf;
4835         do {
4836                 pmap = PV_PMAP(pv);
4837                 PMAP_LOCK(pmap);
4838                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4839                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4840                         /*
4841                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4842                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4843                          * we only update the 4KB page under test.
4844                          */
4845                         vm_page_dirty(m);
4846                 }
4847                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4848                         /*
4849                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4850                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4851                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4852                          * on the physical page number, the virtual superpage
4853                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4854                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4855                          * reference bit will result in clearing that bit.
4856                          * This function is designed to avoid the selection of
4857                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4858                          *
4859                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4860                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4861                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4862                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4863                          * since the superpage is wired, the current state of
4864                          * its reference bit won't affect page replacement.
4865                          */
4866                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4867                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4868                             (*pde & PG_W) == 0) {
4869                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4870                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4871                         }
4872                         rtval++;
4873                 }
4874                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4875                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4876                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4877                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4878                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4879                 }
4880                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4881                         goto out;
4882         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4883 small_mappings:
4884         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4885                 goto out;
4886         pv = pvf;
4887         do {
4888                 pmap = PV_PMAP(pv);
4889                 PMAP_LOCK(pmap);
4890                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4891                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4892                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4893                     m));
4894                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4895                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4896                         vm_page_dirty(m);
4897                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4898                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4899                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4900                         rtval++;
4901                 }
4902                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4903                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4904                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4905                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4906                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4907                 }
4908         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4909             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4910 out:
4911         sched_unpin();
4912         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4913         return (rtval);
4914 }
4915
4916 /*
4917  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4918  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4919  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4920  */
4921 void
4922 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4923 {
4924         pd_entry_t oldpde, *pde;
4925         pt_entry_t *pte;
4926         vm_offset_t pdnxt;
4927         vm_page_t m;
4928         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4929
4930         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4931                 return;
4932         if (pmap_is_current(pmap))
4933                 pv_lists_locked = FALSE;
4934         else {
4935                 pv_lists_locked = TRUE;
4936 resume:
4937                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4938                 sched_pin();
4939         }
4940         anychanged = FALSE;
4941         PMAP_LOCK(pmap);
4942         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4943                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4944                 if (pdnxt < sva)
4945                         pdnxt = eva;
4946                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4947                 oldpde = *pde;
4948                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4949                         continue;
4950                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4951                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4952                                 continue;
4953                         if (!pv_lists_locked) {
4954                                 pv_lists_locked = TRUE;
4955                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4956                                         if (anychanged)
4957                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4958                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4959                                         goto resume;
4960                                 }
4961                                 sched_pin();
4962                         }
4963                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4964                                 /*
4965                                  * The large page mapping was destroyed.
4966                                  */
4967                                 continue;
4968                         }
4969
4970                         /*
4971                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4972                          * mapping to a single page so that a subsequent
4973                          * access may repromote.  Since the underlying page
4974                          * table page is fully populated, this removal never
4975                          * frees a page table page.
4976                          */
4977                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4978                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4979                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4980                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4981                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4982                                 anychanged = TRUE;
4983                         }
4984                 }
4985                 if (pdnxt > eva)
4986                         pdnxt = eva;
4987                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4988                     sva += PAGE_SIZE) {
4989                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4990                             PG_V))
4991                                 continue;
4992                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4993                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4994                                         /*
4995                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4996                                          * can be avoided by making the page
4997                                          * dirty now.
4998                                          */
4999                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5000                                         vm_page_dirty(m);
5001                                 }
5002                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5003                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5004                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5005                         else
5006                                 continue;
5007                         if ((*pte & PG_G) != 0)
5008                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
5009                         else
5010                                 anychanged = TRUE;
5011                 }
5012         }
5013         if (anychanged)
5014                 pmap_invalidate_all(pmap);
5015         if (pv_lists_locked) {
5016                 sched_unpin();
5017                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5018         }
5019         PMAP_UNLOCK(pmap);
5020 }
5021
5022 /*
5023  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5024  */
5025 void
5026 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5027 {
5028         struct md_page *pvh;
5029         pv_entry_t next_pv, pv;
5030         pmap_t pmap;
5031         pd_entry_t oldpde, *pde;
5032         pt_entry_t oldpte, *pte;
5033         vm_offset_t va;
5034
5035         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5036             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5037         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5038         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5039             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5040
5041         /*
5042          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5043          * If the object containing the page is locked and the page is not
5044          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5045          */
5046         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5047                 return;
5048         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5049         sched_pin();
5050         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5051                 goto small_mappings;
5052         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5053         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5054                 va = pv->pv_va;
5055                 pmap = PV_PMAP(pv);
5056                 PMAP_LOCK(pmap);
5057                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5058                 oldpde = *pde;
5059                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5060                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5061                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5062                                         /*
5063                                          * Write protect the mapping to a
5064                                          * single page so that a subsequent
5065                                          * write access may repromote.
5066                                          */
5067                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5068                                             PG_PS_FRAME);
5069                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5070                                         oldpte = *pte;
5071                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5072                                                 /*
5073                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5074                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5075                                                  * significant 32 bits.
5076                                                  */
5077                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5078                                                     oldpte,
5079                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5080                                                         oldpte = *pte;
5081                                                 vm_page_dirty(m);
5082                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5083                                         }
5084                                 }
5085                         }
5086                 }
5087                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5088         }
5089 small_mappings:
5090         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5091                 pmap = PV_PMAP(pv);
5092                 PMAP_LOCK(pmap);
5093                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5094                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5095                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5096                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5097                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5098                         /*
5099                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5100                          * in size, PG_M is among the least significant
5101                          * 32 bits. 
5102                          */
5103                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5104                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5105                 }
5106                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5107         }
5108         sched_unpin();
5109         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5110 }
5111
5112 /*
5113  * Miscellaneous support routines follow
5114  */
5115
5116 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5117 static __inline void
5118 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5119 {
5120         u_int opte, npte;
5121
5122         /*
5123          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5124          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5125          */
5126         do {
5127                 opte = *(u_int *)pte;
5128                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5129                 npte |= cache_bits;
5130         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5131 }
5132
5133 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5134 static __inline void
5135 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5136 {
5137         u_int opde, npde;
5138
5139         /*
5140          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5141          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5142          */
5143         do {
5144                 opde = *(u_int *)pde;
5145                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5146                 npde |= cache_bits;
5147         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5148 }
5149
5150 /*
5151  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5152  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5153  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5154  * NOT real memory.
5155  */
5156 void *
5157 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5158 {
5159         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5160         vm_offset_t va, offset;
5161         vm_size_t tmpsize;
5162         int i;
5163
5164         offset = pa & PAGE_MASK;
5165         size = round_page(offset + size);
5166         pa = pa & PG_FRAME;
5167
5168         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5169                 va = KERNBASE + pa;
5170         else if (!pmap_initialized) {
5171                 va = 0;
5172                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5173                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5174                         if (ppim->va == 0) {
5175                                 ppim->pa = pa;
5176                                 ppim->sz = size;
5177                                 ppim->mode = mode;
5178                                 ppim->va = virtual_avail;
5179                                 virtual_avail += size;
5180                                 va = ppim->va;
5181                                 break;
5182                         }
5183                 }
5184                 if (va == 0)
5185                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5186         } else {
5187                 /*
5188                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5189                  */
5190                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5191                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5192                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5193                             ppim->mode == mode)
5194                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5195                 }
5196                 va = kva_alloc(size);
5197                 if (va == 0)
5198                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5199         }
5200         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5201                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5202         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5203         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5204         return ((void *)(va + offset));
5205 }
5206
5207 void *
5208 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5209 {
5210
5211         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5212 }
5213
5214 void *
5215 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5216 {
5217
5218         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5219 }
5220
5221 void
5222 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5223 {
5224         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5225         vm_offset_t offset;
5226         int i;
5227
5228         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5229                 return;
5230         offset = va & PAGE_MASK;
5231         size = round_page(offset + size);
5232         va = trunc_page(va);
5233         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5234                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5235                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5236                         if (pmap_initialized)
5237                                 return;
5238                         ppim->pa = 0;
5239                         ppim->va = 0;
5240                         ppim->sz = 0;
5241                         ppim->mode = 0;
5242                         if (va + size == virtual_avail)
5243                                 virtual_avail = va;
5244                         return;
5245                 }
5246         }
5247         if (pmap_initialized)
5248                 kva_free(va, size);
5249 }
5250
5251 /*
5252  * Sets the memory attribute for the specified page.
5253  */
5254 void
5255 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5256 {
5257
5258         m->md.pat_mode = ma;
5259         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5260                 return;
5261
5262         /*
5263          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5264          * See pmap_invalidate_cache_range().
5265          *
5266          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5267          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5268          * flushes the cache.
5269          */    
5270         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5271                 return;
5272
5273         /*
5274          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5275          * support self snoop, map the page transient and do
5276          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5277          * pmap_invalidate_cache_range().
5278          */
5279         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5280                 pmap_flush_page(m);
5281 }
5282
5283 static void
5284 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5285 {
5286         struct sysmaps *sysmaps;
5287         vm_offset_t sva, eva;
5288         bool useclflushopt;
5289
5290         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5291         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5292                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5293                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5294                 if (*sysmaps->CMAP2)
5295                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5296                 sched_pin();
5297                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5298                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5299                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5300                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5301                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5302
5303                 /*
5304                  * Use mfence despite the ordering implied by
5305                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5306                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5307                  * any other instruction.
5308                  */
5309                 if (useclflushopt || cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5310                         mfence();
5311                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5312                         if (useclflushopt)
5313                                 clflushopt(sva);
5314                         else
5315                                 clflush(sva);
5316                 }
5317                 if (useclflushopt || cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5318                         mfence();
5319                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5320                 sched_unpin();
5321                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5322         } else
5323                 pmap_invalidate_cache();
5324 }
5325
5326 /*
5327  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5328  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5329  * completely contained within either the kernel map.
5330  *
5331  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5332  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5333  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5334  * there was insufficient memory available to complete the change.
5335  */
5336 int
5337 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5338 {
5339         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5340         pd_entry_t *pde;
5341         pt_entry_t *pte;
5342         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5343         boolean_t changed;
5344
5345         base = trunc_page(va);
5346         offset = va & PAGE_MASK;
5347         size = round_page(offset + size);
5348
5349         /*
5350          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5351          */
5352         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5353                 return (EINVAL);
5354
5355         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5356         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5357         changed = FALSE;
5358
5359         /*
5360          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5361          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5362          */
5363         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5364         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5365                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5366                 if (*pde == 0) {
5367                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5368                         return (EINVAL);
5369                 }
5370                 if (*pde & PG_PS) {
5371                         /*
5372                          * If the current 2/4MB page already has
5373                          * the required memory type, then we need not
5374                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5375                          * the next 2/4MB page frame.
5376                          */
5377                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5378                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5379                                 continue;
5380                         }
5381
5382                         /*
5383                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5384                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5385                          * within the range, then we need not break
5386                          * down this page into 4KB pages.
5387                          */
5388                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5389                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5390                                 tmpva += NBPDR;
5391                                 continue;
5392                         }
5393                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5394                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5395                                 return (ENOMEM);
5396                         }
5397                 }
5398                 pte = vtopte(tmpva);
5399                 if (*pte == 0) {
5400                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5401                         return (EINVAL);
5402                 }
5403                 tmpva += PAGE_SIZE;
5404         }
5405         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5406
5407         /*
5408          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5409          * cache mode if required.
5410          */
5411         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5412                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5413                 if (*pde & PG_PS) {
5414                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5415                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5416                                 changed = TRUE;
5417                         }
5418                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5419                 } else {
5420                         pte = vtopte(tmpva);
5421                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5422                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5423                                 changed = TRUE;
5424                         }
5425                         tmpva += PAGE_SIZE;
5426                 }
5427         }
5428
5429         /*
5430          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5431          * shouldn't be, etc.
5432          */
5433         if (changed) {
5434                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5435                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5436         }
5437         return (0);
5438 }
5439
5440 /*
5441  * perform the pmap work for mincore
5442  */
5443 int
5444 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5445 {
5446         pd_entry_t *pdep;
5447         pt_entry_t *ptep, pte;
5448         vm_paddr_t pa;
5449         int val;
5450
5451         PMAP_LOCK(pmap);
5452 retry:
5453         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5454         if (*pdep != 0) {
5455                 if (*pdep & PG_PS) {
5456                         pte = *pdep;
5457                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5458                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5459                             PG_FRAME;
5460                         val = MINCORE_SUPER;
5461                 } else {
5462                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5463                         pte = *ptep;
5464                         pmap_pte_release(ptep);
5465                         pa = pte & PG_FRAME;
5466                         val = 0;
5467                 }
5468         } else {
5469                 pte = 0;
5470                 pa = 0;
5471                 val = 0;
5472         }
5473         if ((pte & PG_V) != 0) {
5474                 val |= MINCORE_INCORE;
5475                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5476                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5477                 if ((pte & PG_A) != 0)
5478                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5479         }
5480         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5481             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5482             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5483                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5484                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5485                         goto retry;
5486         } else
5487                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5488         PMAP_UNLOCK(pmap);
5489         return (val);
5490 }
5491
5492 void
5493 pmap_activate(struct thread *td)
5494 {
5495         pmap_t  pmap, oldpmap;
5496         u_int   cpuid;
5497         u_int32_t  cr3;
5498
5499         critical_enter();
5500         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5501         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5502         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5503 #if defined(SMP)
5504         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5505         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5506 #else
5507         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5508         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5509 #endif
5510 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5511         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5512 #else
5513         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5514 #endif
5515         /*
5516          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5517          */
5518         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5519         load_cr3(cr3);
5520         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5521         critical_exit();
5522 }
5523
5524 void
5525 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5526 {
5527 }
5528
5529 /*
5530  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5531  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5532  */
5533 void
5534 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5535     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5536 {
5537         vm_offset_t superpage_offset;
5538
5539         if (size < NBPDR)
5540                 return;
5541         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5542                 offset += ptoa(object->pg_color);
5543         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5544         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5545             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5546                 return;
5547         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5548                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5549         else
5550                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5551 }
5552
5553 vm_offset_t
5554 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5555 {
5556         vm_offset_t qaddr;
5557         pt_entry_t *pte;
5558
5559         critical_enter();
5560         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5561         pte = vtopte(qaddr);
5562
5563         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5564         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5565             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5566         invlpg(qaddr);
5567
5568         return (qaddr);
5569 }
5570
5571 void
5572 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5573 {
5574         vm_offset_t qaddr;
5575         pt_entry_t *pte;
5576
5577         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5578         pte = vtopte(qaddr);
5579
5580         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5581         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5582
5583         *pte = 0;
5584         critical_exit();
5585 }
5586
5587 #if defined(PMAP_DEBUG)
5588 pmap_pid_dump(int pid)
5589 {
5590         pmap_t pmap;
5591         struct proc *p;
5592         int npte = 0;
5593         int index;
5594
5595         sx_slock(&allproc_lock);
5596         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5597                 if (p->p_pid != pid)
5598                         continue;
5599
5600                 if (p->p_vmspace) {
5601                         int i,j;
5602                         index = 0;
5603                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5604                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5605                                 pd_entry_t *pde;
5606                                 pt_entry_t *pte;
5607                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5608                                 
5609                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5610                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5611                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5612                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5613                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5614                                                         if (index) {
5615                                                                 index = 0;
5616                                                                 printf("\n");
5617                                                         }
5618                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5619                                                         return (npte);
5620                                                 }
5621                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5622                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5623                                                         pt_entry_t pa;
5624                                                         vm_page_t m;
5625                                                         pa = *pte;
5626                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5627                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5628                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5629                                                         npte++;
5630                                                         index++;
5631                                                         if (index >= 2) {
5632                                                                 index = 0;
5633                                                                 printf("\n");
5634                                                         } else {
5635                                                                 printf(" ");
5636                                                         }
5637                                                 }
5638                                         }
5639                                 }
5640                         }
5641                 }
5642         }
5643         sx_sunlock(&allproc_lock);
5644         return (npte);
5645 }
5646 #endif