]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r348828
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
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 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
206 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
210
211 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
212 pt_entry_t pg_nx;
213 static uma_zone_t pdptzone;
214 #endif
215
216 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
217
218 static int pat_works = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 0,
220     "Is page attribute table fully functional?");
221
222 static int pg_ps_enabled = 1;
223 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
224     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
225
226 #define PAT_INDEX_SIZE  8
227 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
228
229 /*
230  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
231  */
232 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
233 static struct pmap_preinit_mapping {
234         vm_paddr_t      pa;
235         vm_offset_t     va;
236         vm_size_t       sz;
237         int             mode;
238 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
239 static int pmap_initialized;
240
241 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
242
243 /*
244  * Data for the pv entry allocation mechanism
245  */
246 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
247 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
248 static struct md_page *pv_table;
249 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
250
251 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
252 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
253 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
254
255 /*
256  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
257  */
258 pt_entry_t *CMAP3;
259 static pd_entry_t *KPTD;
260 caddr_t ptvmmap = 0;
261 caddr_t CADDR3;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 int pti;
288
289 /*
290  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
291  */
292 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
293 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
294
295 /*
296  * Internal flags for pmap_mapdev_internal().
297  */
298 #define MAPDEV_SETATTR          0x0000001       /* Modify existing attrs. */
299
300 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
301 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
302 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
303 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
305                     u_int flags);
306 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 #endif
309 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
310 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
311                     vm_offset_t va);
312 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
313
314 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
316                     vm_prot_t prot);
317 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
318                     u_int flags, vm_page_t m);
319 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
320     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
321 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
322 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, bool promoted);
323 static void pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva,
324     vm_offset_t eva);
325 static void pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva,
326     vm_offset_t eva);
327 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
328                     pd_entry_t pde);
329 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
330 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
331 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
332 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
333 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
335 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
336 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
337 #endif
338 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
339     vm_prot_t prot);
340 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
341 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
342     struct spglist *free);
343 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
344     struct spglist *free);
345 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
346 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
347     struct spglist *free);
348 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
349                     struct spglist *free);
350 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
351                                         vm_offset_t va);
352 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
353 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
354     vm_page_t m);
355 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
356     pd_entry_t newpde);
357 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
358
359 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
360
361 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
362 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
363 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
364 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
365 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
366 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
367 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
368     uint8_t *flags, int wait);
369 #endif
370 static void pmap_init_trm(void);
371
372 static __inline void pagezero(void *page);
373
374 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
375 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
376
377 void pmap_cold(void);
378 extern char _end[];
379 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
380 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
381 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
382 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
383 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
384 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
385 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
386 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
387 #endif
388 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
389 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
390 extern u_long tramp_idleptd;
391
392 static u_long
393 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
394 {
395         u_long res;
396
397         res = *physfree;
398         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
399         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
400         return (res);
401 }
402
403 static void
404 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
405 {
406         pt_entry_t *pt;
407
408         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
409             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
410                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
411 }
412
413 static void
414 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
415 {
416
417         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
418 }
419
420 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
421
422 /*
423  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
424  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
425  * does not require relocations.
426  */
427 void
428 pmap_cold(void)
429 {
430         pt_entry_t *pt;
431         u_long a;
432         u_int cr3, ncr4;
433
434         physfree = (u_long)&_end;
435         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
436                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
437         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
438                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
439         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
440         KERNend = physfree;
441
442         /* Allocate Kernel Page Tables */
443         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
444         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
445
446         /* Allocate Page Table Directory */
447 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
448         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
449         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
450 #endif
451         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
452
453         /*
454          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
455          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
456          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
457          * physical memory due to 1:1 mappings.
458          */
459         allocpages(1, &physfree);
460         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
461
462         /* vm86/bios stack */
463         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
464
465         /* pgtable + ext + IOPAGES */
466         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
467
468         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
469         for (a = 0; a < NKPT; a++)
470                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
471
472 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
473         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
474         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
475                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
476 #endif
477
478         /*
479          * Install recursive mapping for kernel page tables into
480          * itself.
481          */
482         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
483                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
484                     PG_RW;
485
486         /*
487          * Initialize page table pages mapping physical address zero
488          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
489          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
490          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
491          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
492          * kernel PDEs before we turn on paging.
493          *
494          * This and all other page table entries allow read and write
495          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
496          * access restrictions.
497          */
498         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
499         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
500         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
501
502         /* Map page table directory */
503 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
504         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
505 #endif
506         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
507
508         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
509         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
510
511         /* Map proc0kstack */
512         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
513         /* ISA hole already mapped */
514
515         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
516         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
517
518         /* Map page 0 into the vm86 page table */
519         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
520
521         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
522         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
523             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
524                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
525                     PG_M | PG_V;
526
527         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
528         ncr4 = 0;
529         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
530                 ncr4 |= CR4_PSE;
531                 pseflag = PG_PS;
532                 /*
533                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
534                  * page table pages are wasted.
535                  */
536                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
537                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
538                             PG_RW | PG_V;
539         }
540         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
541                 ncr4 |= CR4_PGE;
542                 pgeflag = PG_G;
543         }
544         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
545 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
546         ncr4 |= CR4_PAE;
547 #endif
548         if (ncr4 != 0)
549                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
550
551         /* Now enable paging */
552 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
553         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
554 #else
555         cr3 = (u_int)IdlePTD;
556 #endif
557         tramp_idleptd = cr3;
558         load_cr3(cr3);
559         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
560
561         /*
562          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
563          * linked to run.
564          */
565
566         /*
567          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
568          * to get some null pointer checks.
569          */
570         IdlePTD[0] = 0;
571         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
572 }
573
574 /*
575  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
576  *
577  *      On the i386 this is called after pmap_cold() created initial
578  *      kernel page table and enabled paging, and just syncs the pmap
579  *      module with what has already been done.
580  */
581 void
582 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
583 {
584         vm_offset_t va;
585         pt_entry_t *pte, *unused;
586         struct pcpu *pc;
587         u_long res;
588         int i;
589
590         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
591
592         /*
593          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
594          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
595          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
596          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
597          * addresses to superpage mappings.
598          */
599         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
600
601         /*
602          * Initialize the first available kernel virtual address.
603          * However, using "firstaddr" may waste a few pages of the
604          * kernel virtual address space, because pmap_cold() may not
605          * have mapped every physical page that it allocated.
606          * Preferably, pmap_cold() would provide a first unused
607          * virtual address in addition to "firstaddr".
608          */
609         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
610         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
611
612         /*
613          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
614          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
615          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
616          */
617         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
618         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
619 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
620         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
621 #endif
622         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
623         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
624         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
625
626         /*
627          * Initialize the global pv list lock.
628          */
629         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
630
631         /*
632          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
633          * mapping of pages.
634          */
635 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
636         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
637
638         va = virtual_avail;
639         pte = vtopte(va);
640
641
642         /*
643          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
644          * during early boot.
645          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
646          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
647          */
648         pc = get_pcpu();
649         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
650         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
651         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
652         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
653
654         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
655
656         /*
657          * Crashdump maps.
658          */
659         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
660
661         /*
662          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
663          */
664         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
665
666         /*
667          * msgbufp is used to map the system message buffer.
668          */
669         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
670
671         /*
672          * KPTmap is used by pmap_kextract().
673          *
674          * KPTmap is first initialized by pmap_cold().  However, that initial
675          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
676          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
677          */
678         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
679
680         for (i = 0; i < NKPT; i++)
681                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
682
683         /*
684          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
685          * respectively.
686          */
687         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
688         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
689         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
690
691         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
692
693         virtual_avail = va;
694
695         /*
696          * Initialize the PAT MSR if present.
697          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
698          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
699          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
700          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
701          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
702          */
703         pmap_init_pat();
704 }
705
706 static void
707 pmap_init_reserved_pages(void)
708 {
709         struct pcpu *pc;
710         vm_offset_t pages;
711         int i;
712
713         CPU_FOREACH(i) {
714                 pc = pcpu_find(i);
715                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
716                     MTX_NEW);
717                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
718                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
719                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
720                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
721                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
722                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
723                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
724                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
725                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
726                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
727                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
728
729                 /*
730                  * Skip if the mappings have already been initialized,
731                  * i.e. this is the BSP.
732                  */
733                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
734                         continue;
735
736                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
737                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
738                 if (pages == 0)
739                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
740                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
741                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
742                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
743                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
744                 pc->pc_qmap_addr = pages + ptoa(2);
745         }
746 }
747  
748 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
749
750 /*
751  * Setup the PAT MSR.
752  */
753 void
754 pmap_init_pat(void)
755 {
756         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
757         uint64_t pat_msr;
758         u_long cr0, cr4;
759         int i;
760
761         /* Set default PAT index table. */
762         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
763                 pat_table[i] = -1;
764         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
765         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
766         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
767         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
768         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
769         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
770
771         /*
772          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
773          * We assume that PAT support implies PGE.
774          */
775         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
776                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
777                         pat_index[i] = pat_table[i];
778                 pat_works = 0;
779                 return;
780         }
781
782         /*
783          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
784          * PAT entries.
785          *
786          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
787          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
788          * or Mode C Paging)
789          *
790          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
791          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
792          */
793         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
794             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
795                 pat_works = 0;
796
797         /* Initialize default PAT entries. */
798         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
799             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
800             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
801             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
802             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
803             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
804             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
805             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
806
807         if (pat_works) {
808                 /*
809                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
810                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
811                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
812                  */
813                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
814                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
815                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
816                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
817                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
818                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
819         } else {
820                 /*
821                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
822                  */
823                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
824                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
825                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
826         }
827
828         /* Disable PGE. */
829         cr4 = rcr4();
830         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
831
832         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
833         cr0 = rcr0();
834         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
835
836         /* Flushes caches and TLBs. */
837         wbinvd();
838         invltlb();
839
840         /* Update PAT and index table. */
841         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
842         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
843                 pat_index[i] = pat_table[i];
844
845         /* Flush caches and TLBs again. */
846         wbinvd();
847         invltlb();
848
849         /* Restore caches and PGE. */
850         load_cr0(cr0);
851         load_cr4(cr4);
852 }
853
854 /*
855  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
856  */
857 void
858 pmap_page_init(vm_page_t m)
859 {
860
861         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
862         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
863 }
864
865 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
866 static void *
867 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
868     int wait)
869 {
870
871         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
872         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
873         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
874             bytes, wait, 0x0ULL, 0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
875 }
876 #endif
877
878 /*
879  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
880  * Requirements:
881  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
882  *    are ever set, PG_V in particular.
883  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
884  *    on PAE systems.  This should be ok.
885  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
886  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
887  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
888  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
889  */
890 static vm_offset_t
891 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
892 {
893         pt_entry_t *pte;
894         vm_offset_t va;
895
896         va = *head;
897         if (va == 0)
898                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
899         pte = vtopte(va);
900         *head = *pte;
901         if (*head & PG_V)
902                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
903         *pte = 0;
904         return (va);
905 }
906
907 static void
908 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
909 {
910         pt_entry_t *pte;
911
912         if (va & PG_V)
913                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
914         pte = vtopte(va);
915         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
916         *head = va;
917 }
918
919 static void
920 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
921 {
922         int i;
923         vm_offset_t va;
924
925         *head = 0;
926         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
927                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
928                 pmap_ptelist_free(head, va);
929         }
930 }
931
932
933 /*
934  *      Initialize the pmap module.
935  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
936  *      system needs to map virtual memory.
937  */
938 void
939 pmap_init(void)
940 {
941         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
942         vm_page_t mpte;
943         vm_size_t s;
944         int i, pv_npg;
945
946         /*
947          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
948          * page table pages.
949          */ 
950         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
951         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
952                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
953                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
954                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
955                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
956                 mpte->pindex = i + KPTDI;
957                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
958                 mpte->wire_count = 1;
959
960                 /*
961                  * Collect the page table pages that were replaced by a 2/4MB
962                  * page.  They are filled with equivalent 4KB page mappings.
963                  */
964                 if (pseflag != 0 &&
965                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
966                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte, true))
967                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
968         }
969         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
970         vm_wire_add(NKPT);
971
972         /*
973          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
974          * high water mark so that the system can recover from excessive
975          * numbers of pv entries.
976          */
977         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
978         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
979         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
980         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
981         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
982
983         /*
984          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
985          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
986          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
987          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
988          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
989          * include at least one feature that is only supported by older Intel
990          * or newer AMD processors.
991          */
992         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
993             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
994             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
995             AMDID2_FMA4)) == 0)
996                 workaround_erratum383 = 1;
997
998         /*
999          * Are large page mappings supported and enabled?
1000          */
1001         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
1002         if (pseflag == 0)
1003                 pg_ps_enabled = 0;
1004         else if (pg_ps_enabled) {
1005                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1006                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
1007                 pagesizes[1] = NBPDR;
1008         }
1009
1010         /*
1011          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1012          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1013          */
1014         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1015             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1016
1017         /*
1018          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1019          */
1020         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1021         s = round_page(s);
1022         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1023         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1024                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1025
1026         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1027         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1028         if (pv_chunkbase == NULL)
1029                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1030         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1031 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1032         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1033             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1034             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1035         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1036 #endif
1037
1038         pmap_initialized = 1;
1039         pmap_init_trm();
1040
1041         if (!bootverbose)
1042                 return;
1043         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1044                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1045                 if (ppim->va == 0)
1046                         continue;
1047                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1048                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1049         }
1050
1051 }
1052
1053
1054 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1055         "Max number of PV entries");
1056 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1057         "Page share factor per proc");
1058
1059 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1060     "2/4MB page mapping counters");
1061
1062 static u_long pmap_pde_demotions;
1063 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1064     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1065
1066 static u_long pmap_pde_mappings;
1067 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1068     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1069
1070 static u_long pmap_pde_p_failures;
1071 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1072     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1073
1074 static u_long pmap_pde_promotions;
1075 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1076     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1077
1078 /***************************************************
1079  * Low level helper routines.....
1080  ***************************************************/
1081
1082 boolean_t
1083 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1084 {
1085
1086         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1087             pat_index[(int)mode] >= 0);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1092  * caching mode.
1093  */
1094 int
1095 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1096 {
1097         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1098
1099         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1100                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1101
1102         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1103         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1104
1105         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1106         pat_idx = pat_index[mode];
1107
1108         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1109         cache_bits = 0;
1110         if (pat_idx & 0x4)
1111                 cache_bits |= pat_flag;
1112         if (pat_idx & 0x2)
1113                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1114         if (pat_idx & 0x1)
1115                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1116         return (cache_bits);
1117 }
1118
1119 bool
1120 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1121 {
1122
1123         return (pg_ps_enabled);
1124 }
1125
1126 /*
1127  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1128  */
1129 static void
1130 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1131 {
1132         pd_entry_t *pde;
1133
1134         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1135         pde_store(pde, newpde);
1136 }
1137
1138 /*
1139  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1140  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1141  * calling processor's TLB is affected.
1142  *
1143  * The calling thread must be pinned to a processor.
1144  */
1145 static void
1146 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1147 {
1148
1149         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1150                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1151                 invlpg(va);
1152         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1153                 /*
1154                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1155                  * because there are too many to flush individually.
1156                  */
1157                 invltlb();
1158 }
1159
1160 void
1161 invltlb_glob(void)
1162 {
1163
1164         invltlb();
1165 }
1166
1167
1168 #ifdef SMP
1169 /*
1170  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1171  *
1172  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1173  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1174  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1175  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1176  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1177  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1178  * one of the following functions but before a store updating the page
1179  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1180  * processor before its pm_active field is checked but due to
1181  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1182  * pmap as inactive on the other processor.
1183  * 
1184  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1185  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1186  * processor.
1187  */
1188 void
1189 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1190 {
1191         cpuset_t *mask, other_cpus;
1192         u_int cpuid;
1193
1194         sched_pin();
1195         if (pmap == kernel_pmap) {
1196                 invlpg(va);
1197                 mask = &all_cpus;
1198         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1199                 mask = &all_cpus;
1200         } else {
1201                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1202                 other_cpus = all_cpus;
1203                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1204                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1205                 mask = &other_cpus;
1206         }
1207         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1208         sched_unpin();
1209 }
1210
1211 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1212 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1213
1214 void
1215 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1216 {
1217         cpuset_t *mask, other_cpus;
1218         vm_offset_t addr;
1219         u_int cpuid;
1220
1221         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1222                 pmap_invalidate_all(pmap);
1223                 return;
1224         }
1225
1226         sched_pin();
1227         if (pmap == kernel_pmap) {
1228                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1229                         invlpg(addr);
1230                 mask = &all_cpus;
1231         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1232                 mask = &all_cpus;
1233         } else {
1234                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1235                 other_cpus = all_cpus;
1236                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1237                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1238                 mask = &other_cpus;
1239         }
1240         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1241         sched_unpin();
1242 }
1243
1244 void
1245 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1246 {
1247         cpuset_t *mask, other_cpus;
1248         u_int cpuid;
1249
1250         sched_pin();
1251         if (pmap == kernel_pmap) {
1252                 invltlb();
1253                 mask = &all_cpus;
1254         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1255                 mask = &all_cpus;
1256         } else {
1257                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1258                 other_cpus = all_cpus;
1259                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1260                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1261                 mask = &other_cpus;
1262         }
1263         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1264         sched_unpin();
1265 }
1266
1267 void
1268 pmap_invalidate_cache(void)
1269 {
1270
1271         sched_pin();
1272         wbinvd();
1273         smp_cache_flush();
1274         sched_unpin();
1275 }
1276
1277 struct pde_action {
1278         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1279         vm_offset_t va;
1280         pd_entry_t *pde;
1281         pd_entry_t newpde;
1282         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1283 };
1284
1285 static void
1286 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1287 {
1288         struct pde_action *act = arg;
1289         pd_entry_t *pde;
1290
1291         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1292                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1293                 pde_store(pde, act->newpde);
1294         }
1295 }
1296
1297 static void
1298 pmap_update_pde_user(void *arg)
1299 {
1300         struct pde_action *act = arg;
1301
1302         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1303                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1304 }
1305
1306 static void
1307 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1308 {
1309         struct pde_action *act = arg;
1310
1311         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1312                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1313 }
1314
1315 /*
1316  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1317  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1318  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1319  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1320  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1321  * hardware error.
1322  */
1323 static void
1324 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1325 {
1326         struct pde_action act;
1327         cpuset_t active, other_cpus;
1328         u_int cpuid;
1329
1330         sched_pin();
1331         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1332         other_cpus = all_cpus;
1333         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1334         if (pmap == kernel_pmap)
1335                 active = all_cpus;
1336         else
1337                 active = pmap->pm_active;
1338         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1339                 act.store = cpuid;
1340                 act.invalidate = active;
1341                 act.va = va;
1342                 act.pde = pde;
1343                 act.newpde = newpde;
1344                 CPU_SET(cpuid, &active);
1345                 smp_rendezvous_cpus(active,
1346                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1347                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1348                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1349         } else {
1350                 if (pmap == kernel_pmap)
1351                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1352                 else
1353                         pde_store(pde, newpde);
1354                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1355                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1356         }
1357         sched_unpin();
1358 }
1359 #else /* !SMP */
1360 /*
1361  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1362  * We inline these within pmap.c for speed.
1363  */
1364 PMAP_INLINE void
1365 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1366 {
1367
1368         if (pmap == kernel_pmap)
1369                 invlpg(va);
1370 }
1371
1372 PMAP_INLINE void
1373 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1374 {
1375         vm_offset_t addr;
1376
1377         if (pmap == kernel_pmap)
1378                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1379                         invlpg(addr);
1380 }
1381
1382 PMAP_INLINE void
1383 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1384 {
1385
1386         if (pmap == kernel_pmap)
1387                 invltlb();
1388 }
1389
1390 PMAP_INLINE void
1391 pmap_invalidate_cache(void)
1392 {
1393
1394         wbinvd();
1395 }
1396
1397 static void
1398 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1399 {
1400
1401         if (pmap == kernel_pmap)
1402                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1403         else
1404                 pde_store(pde, newpde);
1405         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1406                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1407 }
1408 #endif /* !SMP */
1409
1410 static void
1411 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1412 {
1413
1414         /*
1415          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1416          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1417          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1418          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1419          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1420          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1421          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1422          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1423          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1424          */
1425         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1426                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1427         else
1428                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1429 }
1430
1431 DEFINE_IFUNC(, void, pmap_invalidate_cache_range, (vm_offset_t, vm_offset_t),
1432     static)
1433 {
1434
1435         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0)
1436                 return (pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop);
1437         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0)
1438                 return (pmap_force_invalidate_cache_range);
1439         return (pmap_invalidate_cache_range_all);
1440 }
1441
1442 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1443
1444 static void
1445 pmap_invalidate_cache_range_check_align(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1446 {
1447
1448         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1449             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1450         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1451             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1452 }
1453
1454 static void
1455 pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1456 {
1457
1458         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1459 }
1460
1461 void
1462 pmap_force_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1463 {
1464
1465         sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1466         if (eva - sva >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1467                 /*
1468                  * The supplied range is bigger than 2MB.
1469                  * Globally invalidate cache.
1470                  */
1471                 pmap_invalidate_cache();
1472                 return;
1473         }
1474
1475 #ifdef DEV_APIC
1476         /*
1477          * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1478          * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1479          * range.  The local APIC is always uncached, so we
1480          * don't need to flush for that range anyway.
1481          */
1482         if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1483                 return;
1484 #endif
1485
1486         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0) {
1487                 /*
1488                  * Do per-cache line flush.  Use the sfence
1489                  * instruction to insure that previous stores are
1490                  * included in the write-back.  The processor
1491                  * propagates flush to other processors in the cache
1492                  * coherence domain.
1493                  */
1494                 sfence();
1495                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1496                         clflushopt(sva);
1497                 sfence();
1498         } else {
1499                 /*
1500                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1501                  */
1502                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1503                         mfence();
1504                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1505                         clflush(sva);
1506                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1507                         mfence();
1508         }
1509 }
1510
1511 static void
1512 pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1513 {
1514
1515         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1516         pmap_invalidate_cache();
1517 }
1518
1519 void
1520 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1521 {
1522         int i;
1523
1524         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1525             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1526                 pmap_invalidate_cache();
1527         } else {
1528                 for (i = 0; i < count; i++)
1529                         pmap_flush_page(pages[i]);
1530         }
1531 }
1532
1533 /*
1534  * Are we current address space or kernel?
1535  */
1536 static __inline int
1537 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1538 {
1539
1540         return (pmap == kernel_pmap);
1541 }
1542
1543 /*
1544  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1545  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1546  */
1547 pt_entry_t *
1548 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1549 {
1550         pd_entry_t newpf;
1551         pd_entry_t *pde;
1552
1553         pde = pmap_pde(pmap, va);
1554         if (*pde & PG_PS)
1555                 return (pde);
1556         if (*pde != 0) {
1557                 /* are we current address space or kernel? */
1558                 if (pmap_is_current(pmap))
1559                         return (vtopte(va));
1560                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1561                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1562                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1563                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1564                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1565                 }
1566                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1567         }
1568         return (NULL);
1569 }
1570
1571 /*
1572  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1573  * being NULL.
1574  */
1575 static __inline void
1576 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1577 {
1578
1579         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1580                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1585  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1586  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1587  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1588  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1589  */
1590 static __inline void
1591 invlcaddr(void *caddr)
1592 {
1593
1594         invlpg((u_int)caddr);
1595 }
1596
1597 /*
1598  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1599  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1600  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1601  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1602  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1603  *
1604  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1605  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1606  */
1607 static pt_entry_t *
1608 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1609 {
1610         pd_entry_t newpf;
1611         pd_entry_t *pde;
1612
1613         pde = pmap_pde(pmap, va);
1614         if (*pde & PG_PS)
1615                 return (pde);
1616         if (*pde != 0) {
1617                 /* are we current address space or kernel? */
1618                 if (pmap_is_current(pmap))
1619                         return (vtopte(va));
1620                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1621                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1622                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1623                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1624                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1625 #ifdef SMP
1626                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1627 #endif
1628                         invlcaddr(PADDR1);
1629                         PMAP1changed++;
1630                 } else
1631 #ifdef SMP
1632                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1633                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1634                         invlcaddr(PADDR1);
1635                         PMAP1changedcpu++;
1636                 } else
1637 #endif
1638                         PMAP1unchanged++;
1639                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1640         }
1641         return (0);
1642 }
1643
1644 static pt_entry_t *
1645 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1646 {
1647         pd_entry_t newpf;
1648         pd_entry_t *pde;
1649
1650         pde = pmap_pde(pmap, va);
1651         if (*pde & PG_PS)
1652                 return (pde);
1653         if (*pde != 0) {
1654                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1655                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1656                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1657                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1658                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1659 #ifdef SMP
1660                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1661 #endif
1662                         invlcaddr(PADDR3);
1663                         PMAP1changed++;
1664                 } else
1665 #ifdef SMP
1666                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1667                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1668                         invlcaddr(PADDR3);
1669                         PMAP1changedcpu++;
1670                 } else
1671 #endif
1672                         PMAP1unchanged++;
1673                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1674         }
1675         return (0);
1676 }
1677
1678 static pt_entry_t
1679 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1680 {
1681         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1682
1683         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1684         pde &= PG_FRAME;
1685         critical_enter();
1686         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1687         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1688                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1689                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1690         }
1691         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1692             (NPTEPG - 1));
1693         pte = *ptep;
1694         critical_exit();
1695         return (pte);
1696 }
1697
1698 /*
1699  *      Routine:        pmap_extract
1700  *      Function:
1701  *              Extract the physical page address associated
1702  *              with the given map/virtual_address pair.
1703  */
1704 vm_paddr_t 
1705 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1706 {
1707         vm_paddr_t rtval;
1708         pt_entry_t pte;
1709         pd_entry_t pde;
1710
1711         rtval = 0;
1712         PMAP_LOCK(pmap);
1713         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1714         if (pde != 0) {
1715                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1716                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1717                 else {
1718                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1719                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1720                 }
1721         }
1722         PMAP_UNLOCK(pmap);
1723         return (rtval);
1724 }
1725
1726 /*
1727  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1728  *      Function:
1729  *              Atomically extract and hold the physical page
1730  *              with the given pmap and virtual address pair
1731  *              if that mapping permits the given protection.
1732  */
1733 vm_page_t
1734 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1735 {
1736         pd_entry_t pde;
1737         pt_entry_t pte;
1738         vm_page_t m;
1739         vm_paddr_t pa;
1740
1741         pa = 0;
1742         m = NULL;
1743         PMAP_LOCK(pmap);
1744 retry:
1745         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1746         if (pde != 0) {
1747                 if (pde & PG_PS) {
1748                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1749                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1750                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1751                                         goto retry;
1752                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1753                         }
1754                 } else {
1755                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1756                         if (pte != 0 &&
1757                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1758                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1759                                     &pa))
1760                                         goto retry;
1761                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1762                         }
1763                 }
1764                 if (m != NULL)
1765                         vm_page_hold(m);
1766         }
1767         PA_UNLOCK_COND(pa);
1768         PMAP_UNLOCK(pmap);
1769         return (m);
1770 }
1771
1772 /***************************************************
1773  * Low level mapping routines.....
1774  ***************************************************/
1775
1776 /*
1777  * Add a wired page to the kva.
1778  * Note: not SMP coherent.
1779  *
1780  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1781  */
1782 PMAP_INLINE void 
1783 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1784 {
1785         pt_entry_t *pte;
1786
1787         pte = vtopte(va);
1788         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1789 }
1790
1791 static __inline void
1792 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1793 {
1794         pt_entry_t *pte;
1795
1796         pte = vtopte(va);
1797         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1798             mode, 0));
1799 }
1800
1801 /*
1802  * Remove a page from the kernel pagetables.
1803  * Note: not SMP coherent.
1804  *
1805  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1806  */
1807 PMAP_INLINE void
1808 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1809 {
1810         pt_entry_t *pte;
1811
1812         pte = vtopte(va);
1813         pte_clear(pte);
1814 }
1815
1816 /*
1817  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1818  *      virtual address space.
1819  *
1820  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1821  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1822  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1823  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1824  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1825  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1826  *      region.
1827  */
1828 vm_offset_t
1829 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1830 {
1831         vm_offset_t va, sva;
1832         vm_paddr_t superpage_offset;
1833         pd_entry_t newpde;
1834
1835         va = *virt;
1836         /*
1837          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1838          * least one superpage mapping to be created?
1839          */ 
1840         superpage_offset = start & PDRMASK;
1841         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1842                 /*
1843                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1844                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1845                  */
1846                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1847                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1848                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1849                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1850         }
1851         sva = va;
1852         while (start < end) {
1853                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1854                     pseflag != 0) {
1855                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1856                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1857                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1858                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1859                         va += NBPDR;
1860                         start += NBPDR;
1861                 } else {
1862                         pmap_kenter(va, start);
1863                         va += PAGE_SIZE;
1864                         start += PAGE_SIZE;
1865                 }
1866         }
1867         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1868         *virt = va;
1869         return (sva);
1870 }
1871
1872
1873 /*
1874  * Add a list of wired pages to the kva
1875  * this routine is only used for temporary
1876  * kernel mappings that do not need to have
1877  * page modification or references recorded.
1878  * Note that old mappings are simply written
1879  * over.  The page *must* be wired.
1880  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1881  */
1882 void
1883 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1884 {
1885         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1886         vm_page_t m;
1887
1888         oldpte = 0;
1889         pte = vtopte(sva);
1890         endpte = pte + count;
1891         while (pte < endpte) {
1892                 m = *ma++;
1893                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1894                     m->md.pat_mode, 0);
1895                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1896                         oldpte |= *pte;
1897 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1898                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1899 #else
1900                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1901 #endif
1902                 }
1903                 pte++;
1904         }
1905         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1906                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1907                     PAGE_SIZE);
1908 }
1909
1910 /*
1911  * This routine tears out page mappings from the
1912  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1913  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1914  */
1915 void
1916 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1917 {
1918         vm_offset_t va;
1919
1920         va = sva;
1921         while (count-- > 0) {
1922                 pmap_kremove(va);
1923                 va += PAGE_SIZE;
1924         }
1925         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1926 }
1927
1928 /***************************************************
1929  * Page table page management routines.....
1930  ***************************************************/
1931 /*
1932  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1933  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1934  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1935  */
1936 static __inline void
1937 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1938     boolean_t set_PG_ZERO)
1939 {
1940
1941         if (set_PG_ZERO)
1942                 m->flags |= PG_ZERO;
1943         else
1944                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1945         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1946 }
1947
1948 /*
1949  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1950  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1951  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1952  * ordered by this virtual address range.
1953  *
1954  * If "promoted" is false, then the page table page "mpte" must be zero filled.
1955  */
1956 static __inline int
1957 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte, bool promoted)
1958 {
1959
1960         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1961         mpte->valid = promoted ? VM_PAGE_BITS_ALL : 0;
1962         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1967  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1968  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1969  * specified virtual address.
1970  */
1971 static __inline vm_page_t
1972 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1973 {
1974
1975         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1976         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1981  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1982  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1983  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1984  */
1985 static inline boolean_t
1986 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1987 {
1988
1989         --m->wire_count;
1990         if (m->wire_count == 0) {
1991                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1992                 return (TRUE);
1993         } else
1994                 return (FALSE);
1995 }
1996
1997 static void
1998 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1999 {
2000
2001         /*
2002          * unmap the page table page
2003          */
2004         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
2005         --pmap->pm_stats.resident_count;
2006
2007         /*
2008          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
2009          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
2010          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
2011          * Put page on a list so that it is released since all TLB
2012          * shootdown is done.
2013          */
2014         MPASS(pmap != kernel_pmap);
2015         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
2016 }
2017
2018 /*
2019  * After removing a page table entry, this routine is used to
2020  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2021  */
2022 static int
2023 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2024 {
2025         pd_entry_t ptepde;
2026         vm_page_t mpte;
2027
2028         if (pmap == kernel_pmap)
2029                 return (0);
2030         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
2031         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
2032         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Initialize the pmap for the swapper process.
2037  */
2038 void
2039 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2040 {
2041
2042         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2043         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
2044 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2045         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2046 #endif
2047         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2048         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2049         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2050         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2051         pmap_activate_boot(pmap);
2052 }
2053
2054 /*
2055  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2056  * such as one in a vmspace structure.
2057  */
2058 int
2059 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2060 {
2061         vm_page_t m;
2062         int i;
2063
2064         /*
2065          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2066          * page directory table.
2067          */
2068         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2069                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2070                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2071                         return (0);
2072 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2073                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2074                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2075                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2076                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2077                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2078                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2079 #endif
2080                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2081         }
2082         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2083             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2084
2085         /*
2086          * allocate the page directory page(s)
2087          */
2088         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2089                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2090                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2091                 if (m == NULL) {
2092                         vm_wait(NULL);
2093                 } else {
2094                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2095 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2096                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2097 #endif
2098                         i++;
2099                 }
2100         }
2101
2102         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2103
2104         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2105                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2106                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2107
2108         /* Install the trampoline mapping. */
2109         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2110
2111         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2112         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2113         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2114
2115         return (1);
2116 }
2117
2118 /*
2119  * this routine is called if the page table page is not
2120  * mapped correctly.
2121  */
2122 static vm_page_t
2123 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2124 {
2125         vm_paddr_t ptepa;
2126         vm_page_t m;
2127
2128         /*
2129          * Allocate a page table page.
2130          */
2131         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2132             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2133                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2134                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2135                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2136                         vm_wait(NULL);
2137                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2138                         PMAP_LOCK(pmap);
2139                 }
2140
2141                 /*
2142                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2143                  * page may have been allocated.
2144                  */
2145                 return (NULL);
2146         }
2147         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2148                 pmap_zero_page(m);
2149
2150         /*
2151          * Map the pagetable page into the process address space, if
2152          * it isn't already there.
2153          */
2154
2155         pmap->pm_stats.resident_count++;
2156
2157         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2158         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2159                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2160
2161         return (m);
2162 }
2163
2164 static vm_page_t
2165 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2166 {
2167         u_int ptepindex;
2168         pd_entry_t ptepa;
2169         vm_page_t m;
2170
2171         /*
2172          * Calculate pagetable page index
2173          */
2174         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2175 retry:
2176         /*
2177          * Get the page directory entry
2178          */
2179         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2180
2181         /*
2182          * This supports switching from a 4MB page to a
2183          * normal 4K page.
2184          */
2185         if (ptepa & PG_PS) {
2186                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2187                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2188         }
2189
2190         /*
2191          * If the page table page is mapped, we just increment the
2192          * hold count, and activate it.
2193          */
2194         if (ptepa) {
2195                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2196                 m->wire_count++;
2197         } else {
2198                 /*
2199                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2200                  * been deallocated. 
2201                  */
2202                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2203                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2204                         goto retry;
2205         }
2206         return (m);
2207 }
2208
2209
2210 /***************************************************
2211 * Pmap allocation/deallocation routines.
2212  ***************************************************/
2213
2214 /*
2215  * Release any resources held by the given physical map.
2216  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2217  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2218  */
2219 void
2220 pmap_release(pmap_t pmap)
2221 {
2222         vm_page_t m;
2223         int i;
2224
2225         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2226             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2227             pmap->pm_stats.resident_count));
2228         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2229             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2230         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2231             ("releasing active pmap %p", pmap));
2232
2233         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2234
2235         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2236                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2237 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2238                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2239                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2240 #endif
2241                 vm_page_unwire_noq(m);
2242                 vm_page_free(m);
2243         }
2244 }
2245
2246 static int
2247 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2248 {
2249         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2250
2251         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2252 }
2253 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2254     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2255
2256 static int
2257 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2258 {
2259         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2260
2261         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2262 }
2263 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2264     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2265
2266 /*
2267  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2268  */
2269 void
2270 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2271 {
2272         vm_paddr_t ptppaddr;
2273         vm_page_t nkpg;
2274         pd_entry_t newpdir;
2275
2276         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2277         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2278         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2279                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2280         while (kernel_vm_end < addr) {
2281                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2282                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2283                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2284                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2285                                 break;
2286                         }
2287                         continue;
2288                 }
2289
2290                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2291                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2292                     VM_ALLOC_ZERO);
2293                 if (nkpg == NULL)
2294                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2295
2296                 nkpt++;
2297
2298                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2299                         pmap_zero_page(nkpg);
2300                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2301                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2302                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2303
2304                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2305                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2306                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2307                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2308                         break;
2309                 }
2310         }
2311 }
2312
2313
2314 /***************************************************
2315  * page management routines.
2316  ***************************************************/
2317
2318 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2319 CTASSERT(_NPCM == 11);
2320 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2321
2322 static __inline struct pv_chunk *
2323 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2324 {
2325
2326         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2327 }
2328
2329 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2330
2331 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2332 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2333
2334 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2335         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2336         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2337         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2338         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2339 };
2340
2341 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2342         "Current number of pv entries");
2343
2344 #ifdef PV_STATS
2345 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2346
2347 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2348         "Current number of pv entry chunks");
2349 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2350         "Current number of pv entry chunks allocated");
2351 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2352         "Current number of pv entry chunks frees");
2353 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2354         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2355
2356 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2357 static int pv_entry_spare;
2358
2359 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2360         "Current number of pv entry frees");
2361 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2362         "Current number of pv entry allocs");
2363 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2364         "Current number of spare pv entries");
2365 #endif
2366
2367 /*
2368  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2369  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2370  * another pv entry chunk.
2371  */
2372 static vm_page_t
2373 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2374 {
2375         struct pch newtail;
2376         struct pv_chunk *pc;
2377         struct md_page *pvh;
2378         pd_entry_t *pde;
2379         pmap_t pmap;
2380         pt_entry_t *pte, tpte;
2381         pv_entry_t pv;
2382         vm_offset_t va;
2383         vm_page_t m, m_pc;
2384         struct spglist free;
2385         uint32_t inuse;
2386         int bit, field, freed;
2387
2388         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2389         pmap = NULL;
2390         m_pc = NULL;
2391         SLIST_INIT(&free);
2392         TAILQ_INIT(&newtail);
2393         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2394             SLIST_EMPTY(&free))) {
2395                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2396                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2397                         if (pmap != NULL) {
2398                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2399                                 if (pmap != locked_pmap)
2400                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2401                         }
2402                         pmap = pc->pc_pmap;
2403                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2404                         if (pmap > locked_pmap)
2405                                 PMAP_LOCK(pmap);
2406                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2407                                 pmap = NULL;
2408                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2409                                 continue;
2410                         }
2411                 }
2412
2413                 /*
2414                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2415                  */
2416                 freed = 0;
2417                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2418                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2419                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2420                                 bit = bsfl(inuse);
2421                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2422                                 va = pv->pv_va;
2423                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2424                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2425                                         continue;
2426                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2427                                 tpte = *pte;
2428                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2429                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2430                                 pmap_pte_release(pte);
2431                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2432                                         continue;
2433                                 KASSERT(tpte != 0,
2434                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2435                                     pmap, va));
2436                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2437                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2438                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2439                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2440                                         vm_page_dirty(m);
2441                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2442                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2443                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2444                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2445                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2446                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2447                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2448                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2449                                                     PGA_WRITEABLE);
2450                                         }
2451                                 }
2452                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2453                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2454                                 freed++;
2455                         }
2456                 }
2457                 if (freed == 0) {
2458                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2459                         continue;
2460                 }
2461                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2462                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2463                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2464                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2465                 pv_entry_count -= freed;
2466                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2467                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2468                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2469                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2470                                     pc_list);
2471                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2472
2473                                 /*
2474                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2475                                  * sufficient.
2476                                  */
2477                                 if (pmap == locked_pmap)
2478                                         goto out;
2479                                 break;
2480                         }
2481                 if (field == _NPCM) {
2482                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2483                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2484                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2485                         /* Entire chunk is free; return it. */
2486                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2487                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2488                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2489                         break;
2490                 }
2491         }
2492 out:
2493         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2494         if (pmap != NULL) {
2495                 pmap_invalidate_all(pmap);
2496                 if (pmap != locked_pmap)
2497                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2498         }
2499         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2500                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2501                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2502                 /* Recycle a freed page table page. */
2503                 m_pc->wire_count = 1;
2504         }
2505         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2506         return (m_pc);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * free the pv_entry back to the free list
2511  */
2512 static void
2513 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2514 {
2515         struct pv_chunk *pc;
2516         int idx, field, bit;
2517
2518         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2519         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2520         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2521         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2522         pv_entry_count--;
2523         pc = pv_to_chunk(pv);
2524         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2525         field = idx / 32;
2526         bit = idx % 32;
2527         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2528         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2529                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2530                         /*
2531                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2532                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2533                          */
2534                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2535                             pc)) {
2536                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2537                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2538                                     pc_list);
2539                         }
2540                         return;
2541                 }
2542         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2543         free_pv_chunk(pc);
2544 }
2545
2546 static void
2547 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2548 {
2549         vm_page_t m;
2550
2551         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2552         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2553         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2554         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2555         /* entire chunk is free, return it */
2556         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2557         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2558         vm_page_unwire_noq(m);
2559         vm_page_free(m);
2560         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2561 }
2562
2563 /*
2564  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2565  * when needed.
2566  */
2567 static pv_entry_t
2568 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2569 {
2570         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2571         static struct timeval lastprint;
2572         int bit, field;
2573         pv_entry_t pv;
2574         struct pv_chunk *pc;
2575         vm_page_t m;
2576
2577         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2578         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2579         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2580         pv_entry_count++;
2581         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2582                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2583                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2584                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2585                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
2586 retry:
2587         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2588         if (pc != NULL) {
2589                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2590                         if (pc->pc_map[field]) {
2591                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2592                                 break;
2593                         }
2594                 }
2595                 if (field < _NPCM) {
2596                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2597                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2598                         /* If this was the last item, move it to tail */
2599                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2600                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2601                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2602                                         return (pv);    /* not full, return */
2603                                 }
2604                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2605                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2606                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2607                         return (pv);
2608                 }
2609         }
2610         /*
2611          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2612          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2613          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2614          */
2615         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2616             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2617                 if (try) {
2618                         pv_entry_count--;
2619                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2620                         return (NULL);
2621                 }
2622                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2623                 if (m == NULL)
2624                         goto retry;
2625         }
2626         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2627         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2628         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2629         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2630         pc->pc_pmap = pmap;
2631         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2632         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2633                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2634         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2635         pv = &pc->pc_pventry[0];
2636         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2637         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2638         return (pv);
2639 }
2640
2641 static __inline pv_entry_t
2642 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2643 {
2644         pv_entry_t pv;
2645
2646         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2647         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2648                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2649                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2650                         break;
2651                 }
2652         }
2653         return (pv);
2654 }
2655
2656 static void
2657 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2658 {
2659         struct md_page *pvh;
2660         pv_entry_t pv;
2661         vm_offset_t va_last;
2662         vm_page_t m;
2663
2664         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2665         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2666             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2667
2668         /*
2669          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2670          * page's pv list.
2671          */
2672         pvh = pa_to_pvh(pa);
2673         va = trunc_4mpage(va);
2674         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2675         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2676         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2677         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2678         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2679         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2680         do {
2681                 m++;
2682                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2683                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2684                 va += PAGE_SIZE;
2685                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2686         } while (va < va_last);
2687 }
2688
2689 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2690 static void
2691 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2692 {
2693         struct md_page *pvh;
2694         pv_entry_t pv;
2695         vm_offset_t va_last;
2696         vm_page_t m;
2697
2698         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2699         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2700             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2701
2702         /*
2703          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2704          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2705          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2706          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2707          * removes one of the mappings that is being promoted.
2708          */
2709         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2710         va = trunc_4mpage(va);
2711         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2712         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2713         pvh = pa_to_pvh(pa);
2714         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2715         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2716         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2717         do {
2718                 m++;
2719                 va += PAGE_SIZE;
2720                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2721         } while (va < va_last);
2722 }
2723 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2724
2725 static void
2726 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2727 {
2728         pv_entry_t pv;
2729
2730         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2731         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2732         free_pv_entry(pmap, pv);
2733 }
2734
2735 static void
2736 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2737 {
2738         struct md_page *pvh;
2739
2740         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2741         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2742         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2743                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2744                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2745                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2746         }
2747 }
2748
2749 /*
2750  * Create a pv entry for page at pa for
2751  * (pmap, va).
2752  */
2753 static void
2754 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2755 {
2756         pv_entry_t pv;
2757
2758         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2759         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2760         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2761         pv->pv_va = va;
2762         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2763 }
2764
2765 /*
2766  * Conditionally create a pv entry.
2767  */
2768 static boolean_t
2769 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2770 {
2771         pv_entry_t pv;
2772
2773         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2774         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2775         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2776             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2777                 pv->pv_va = va;
2778                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2779                 return (TRUE);
2780         } else
2781                 return (FALSE);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2786  */
2787 static bool
2788 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2789 {
2790         struct md_page *pvh;
2791         pv_entry_t pv;
2792         bool noreclaim;
2793
2794         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2795         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2796         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2797             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2798                 return (false);
2799         pv->pv_va = va;
2800         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2801         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2802         return (true);
2803 }
2804
2805 /*
2806  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2807  */
2808 static void
2809 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2810 {
2811         pt_entry_t *pte;
2812
2813         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2814                 *pte = newpte;  
2815                 newpte += PAGE_SIZE;
2816         }
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2821  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2822  */
2823 static boolean_t
2824 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2825 {
2826         pd_entry_t newpde, oldpde;
2827         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2828         vm_paddr_t mptepa;
2829         vm_page_t mpte;
2830         struct spglist free;
2831         vm_offset_t sva;
2832
2833         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2834         oldpde = *pde;
2835         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2836             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2837         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2838             NULL) {
2839                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2840                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2841                     " is missing"));
2842
2843                 /*
2844                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2845                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2846                  * allocation of the new page table page fails.
2847                  */
2848                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2849                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2850                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2851                         SLIST_INIT(&free);
2852                         sva = trunc_4mpage(va);
2853                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2854                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2855                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2856                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2857                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2858                             " in pmap %p", va, pmap);
2859                         return (FALSE);
2860                 }
2861                 if (pmap != kernel_pmap) {
2862                         mpte->wire_count = NPTEPG;
2863                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2864                 }
2865         }
2866         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2867
2868         /*
2869          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2870          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2871          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2872          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2873          */
2874         if (pmap == kernel_pmap)
2875                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2876         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2877                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2878                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2879 #ifdef SMP
2880                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2881 #endif
2882                         invlcaddr(PADDR1);
2883                         PMAP1changed++;
2884                 } else
2885 #ifdef SMP
2886                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2887                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2888                         invlcaddr(PADDR1);
2889                         PMAP1changedcpu++;
2890                 } else
2891 #endif
2892                         PMAP1unchanged++;
2893                 firstpte = PADDR1;
2894         } else {
2895                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2896                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2897                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2898                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2899                 }
2900                 firstpte = PADDR2;
2901         }
2902         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2903         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2904             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2905         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2906             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2907         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2908         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2909                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2910
2911         /*
2912          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2913          * initialize it.
2914          */
2915         if (mpte->valid == 0)
2916                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2917
2918         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2919             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2920             " addresses"));
2921
2922         /*
2923          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2924          * entries.
2925          */ 
2926         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2927                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2928         
2929         /*
2930          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2931          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2932          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2933          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2934          * the read above and the store below. 
2935          */
2936         if (workaround_erratum383)
2937                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2938         else if (pmap == kernel_pmap)
2939                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2940         else
2941                 pde_store(pde, newpde); 
2942         if (firstpte == PADDR2)
2943                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2944
2945         /*
2946          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2947          */
2948         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2949
2950         /*
2951          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2952          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2953          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2954          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2955          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2956          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2957          * the 2mpage to referencing the page table page.
2958          */
2959         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2960                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2961
2962         pmap_pde_demotions++;
2963         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2964             " in pmap %p", va, pmap);
2965         return (TRUE);
2966 }
2967
2968 /*
2969  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2970  */
2971 static void
2972 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2973 {
2974         pd_entry_t newpde;
2975         vm_paddr_t mptepa;
2976         vm_page_t mpte;
2977
2978         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2979         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2980         if (mpte == NULL)
2981                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2982
2983         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2984         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2985
2986         /*
2987          * If this page table page was unmapped by a promotion, then it
2988          * contains valid mappings.  Zero it to invalidate those mappings.
2989          */
2990         if (mpte->valid != 0)
2991                 pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2992
2993         /*
2994          * Remove the mapping.
2995          */
2996         if (workaround_erratum383)
2997                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2998         else 
2999                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
3000
3001         /*
3002          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
3003          */
3004         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
3005 }
3006
3007 /*
3008  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
3009  */
3010 static void
3011 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
3012     struct spglist *free)
3013 {
3014         struct md_page *pvh;
3015         pd_entry_t oldpde;
3016         vm_offset_t eva, va;
3017         vm_page_t m, mpte;
3018
3019         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3020         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3021             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3022         oldpde = pte_load_clear(pdq);
3023         if (oldpde & PG_W)
3024                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3025
3026         /*
3027          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3028          * PG_G.
3029          */
3030         if ((oldpde & PG_G) != 0)
3031                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3032
3033         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3034         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3035                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
3036                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3037                 eva = sva + NBPDR;
3038                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3039                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3040                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3041                                 vm_page_dirty(m);
3042                         if (oldpde & PG_A)
3043                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3044                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3045                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3046                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3047                 }
3048         }
3049         if (pmap == kernel_pmap) {
3050                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3051         } else {
3052                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3053                 if (mpte != NULL) {
3054                         KASSERT(mpte->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3055                             ("pmap_remove_pde: pte page not promoted"));
3056                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3057                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3058                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3059                         mpte->wire_count = 0;
3060                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3061                 }
3062         }
3063 }
3064
3065 /*
3066  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3067  */
3068 static int
3069 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3070     struct spglist *free)
3071 {
3072         pt_entry_t oldpte;
3073         vm_page_t m;
3074
3075         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3076         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3077         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3078         KASSERT(oldpte != 0,
3079             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3080         if (oldpte & PG_W)
3081                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3082         /*
3083          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3084          * PG_G.
3085          */
3086         if (oldpte & PG_G)
3087                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3088         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3089         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3090                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3091                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3092                         vm_page_dirty(m);
3093                 if (oldpte & PG_A)
3094                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3095                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3096         }
3097         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Remove a single page from a process address space
3102  */
3103 static void
3104 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3105 {
3106         pt_entry_t *pte;
3107
3108         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3109         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3110         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3111         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3112                 return;
3113         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3114         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3115 }
3116
3117 /*
3118  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3119  */
3120 static bool
3121 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3122     struct spglist *free)
3123 {
3124         pt_entry_t *pte;
3125         bool anyvalid;
3126
3127         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3128         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3129         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3130         anyvalid = false;
3131         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3132             sva += PAGE_SIZE) {
3133                 if (*pte == 0)
3134                         continue;
3135
3136                 /*
3137                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3138                  * pmap_remove_pte().
3139                  */
3140                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3141                         anyvalid = true;
3142
3143                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3144                         break;
3145         }
3146         return (anyvalid);
3147 }
3148
3149 /*
3150  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3151  *
3152  *      It is assumed that the start and end are properly
3153  *      rounded to the page size.
3154  */
3155 void
3156 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3157 {
3158         vm_offset_t pdnxt;
3159         pd_entry_t ptpaddr;
3160         struct spglist free;
3161         int anyvalid;
3162
3163         /*
3164          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3165          */
3166         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3167                 return;
3168
3169         anyvalid = 0;
3170         SLIST_INIT(&free);
3171
3172         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3173         sched_pin();
3174         PMAP_LOCK(pmap);
3175
3176         /*
3177          * special handling of removing one page.  a very
3178          * common operation and easy to short circuit some
3179          * code.
3180          */
3181         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3182             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3183                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3184                 goto out;
3185         }
3186
3187         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3188                 u_int pdirindex;
3189
3190                 /*
3191                  * Calculate index for next page table.
3192                  */
3193                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3194                 if (pdnxt < sva)
3195                         pdnxt = eva;
3196                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3197                         break;
3198
3199                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3200                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3201
3202                 /*
3203                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3204                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3205                  */
3206                 if (ptpaddr == 0)
3207                         continue;
3208
3209                 /*
3210                  * Check for large page.
3211                  */
3212                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3213                         /*
3214                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3215                          * demote the mapping and fall through.
3216                          */
3217                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3218                                 /*
3219                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3220                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3221                                  */
3222                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3223                                         anyvalid = 1;
3224                                 pmap_remove_pde(pmap,
3225                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3226                                 continue;
3227                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3228                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3229                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3230                                 continue;
3231                         }
3232                 }
3233
3234                 /*
3235                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3236                  * by the current page table page, or to the end of the
3237                  * range being removed.
3238                  */
3239                 if (pdnxt > eva)
3240                         pdnxt = eva;
3241
3242                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3243                         anyvalid = 1;
3244         }
3245 out:
3246         sched_unpin();
3247         if (anyvalid)
3248                 pmap_invalidate_all(pmap);
3249         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3250         PMAP_UNLOCK(pmap);
3251         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3252 }
3253
3254 /*
3255  *      Routine:        pmap_remove_all
3256  *      Function:
3257  *              Removes this physical page from
3258  *              all physical maps in which it resides.
3259  *              Reflects back modify bits to the pager.
3260  *
3261  *      Notes:
3262  *              Original versions of this routine were very
3263  *              inefficient because they iteratively called
3264  *              pmap_remove (slow...)
3265  */
3266
3267 void
3268 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3269 {
3270         struct md_page *pvh;
3271         pv_entry_t pv;
3272         pmap_t pmap;
3273         pt_entry_t *pte, tpte;
3274         pd_entry_t *pde;
3275         vm_offset_t va;
3276         struct spglist free;
3277
3278         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3279             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3280         SLIST_INIT(&free);
3281         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3282         sched_pin();
3283         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3284                 goto small_mappings;
3285         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3286         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3287                 va = pv->pv_va;
3288                 pmap = PV_PMAP(pv);
3289                 PMAP_LOCK(pmap);
3290                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3291                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3292                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3293         }
3294 small_mappings:
3295         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3296                 pmap = PV_PMAP(pv);
3297                 PMAP_LOCK(pmap);
3298                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3299                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3300                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3301                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3302                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3303                 tpte = pte_load_clear(pte);
3304                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3305                     pmap, pv->pv_va));
3306                 if (tpte & PG_W)
3307                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3308                 if (tpte & PG_A)
3309                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3310
3311                 /*
3312                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3313                  */
3314                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3315                         vm_page_dirty(m);
3316                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3317                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3318                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3319                 free_pv_entry(pmap, pv);
3320                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3321         }
3322         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3323         sched_unpin();
3324         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3325         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3326 }
3327
3328 /*
3329  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3330  */
3331 static boolean_t
3332 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3333 {
3334         pd_entry_t newpde, oldpde;
3335         vm_offset_t eva, va;
3336         vm_page_t m;
3337         boolean_t anychanged;
3338
3339         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3340         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3341             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3342         anychanged = FALSE;
3343 retry:
3344         oldpde = newpde = *pde;
3345         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3346             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3347                 eva = sva + NBPDR;
3348                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3349                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3350                         vm_page_dirty(m);
3351         }
3352         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3353                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3354 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3355         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3356                 newpde |= pg_nx;
3357 #endif
3358         if (newpde != oldpde) {
3359                 /*
3360                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3361                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3362                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3363                  */
3364                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3365                         goto retry;
3366                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3367                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3368                 else
3369                         anychanged = TRUE;
3370         }
3371         return (anychanged);
3372 }
3373
3374 /*
3375  *      Set the physical protection on the
3376  *      specified range of this map as requested.
3377  */
3378 void
3379 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3380 {
3381         vm_offset_t pdnxt;
3382         pd_entry_t ptpaddr;
3383         pt_entry_t *pte;
3384         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3385
3386         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3387         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3388                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3389                 return;
3390         }
3391
3392 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3393         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3394             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3395                 return;
3396 #else
3397         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3398                 return;
3399 #endif
3400
3401         if (pmap_is_current(pmap))
3402                 pv_lists_locked = FALSE;
3403         else {
3404                 pv_lists_locked = TRUE;
3405 resume:
3406                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3407                 sched_pin();
3408         }
3409         anychanged = FALSE;
3410
3411         PMAP_LOCK(pmap);
3412         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3413                 pt_entry_t obits, pbits;
3414                 u_int pdirindex;
3415
3416                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3417                 if (pdnxt < sva)
3418                         pdnxt = eva;
3419
3420                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3421                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3422
3423                 /*
3424                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3425                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3426                  */
3427                 if (ptpaddr == 0)
3428                         continue;
3429
3430                 /*
3431                  * Check for large page.
3432                  */
3433                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3434                         /*
3435                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3436                          * demote the mapping and fall through.
3437                          */
3438                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3439                                 /*
3440                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3441                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3442                                  */
3443                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3444                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3445                                         anychanged = TRUE;
3446                                 continue;
3447                         } else {
3448                                 if (!pv_lists_locked) {
3449                                         pv_lists_locked = TRUE;
3450                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3451                                                 if (anychanged)
3452                                                         pmap_invalidate_all(
3453                                                             pmap);
3454                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3455                                                 goto resume;
3456                                         }
3457                                         sched_pin();
3458                                 }
3459                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3460                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3461                                         /*
3462                                          * The large page mapping was
3463                                          * destroyed.
3464                                          */
3465                                         continue;
3466                                 }
3467                         }
3468                 }
3469
3470                 if (pdnxt > eva)
3471                         pdnxt = eva;
3472
3473                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3474                     sva += PAGE_SIZE) {
3475                         vm_page_t m;
3476
3477 retry:
3478                         /*
3479                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3480                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3481                          * significant 32 bits.
3482                          */
3483                         obits = pbits = *pte;
3484                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3485                                 continue;
3486
3487                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3488                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3489                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3490                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3491                                         vm_page_dirty(m);
3492                                 }
3493                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3494                         }
3495 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3496                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3497                                 pbits |= pg_nx;
3498 #endif
3499
3500                         if (pbits != obits) {
3501 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3502                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3503                                         goto retry;
3504 #else
3505                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3506                                     pbits))
3507                                         goto retry;
3508 #endif
3509                                 if (obits & PG_G)
3510                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3511                                 else
3512                                         anychanged = TRUE;
3513                         }
3514                 }
3515         }
3516         if (anychanged)
3517                 pmap_invalidate_all(pmap);
3518         if (pv_lists_locked) {
3519                 sched_unpin();
3520                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3521         }
3522         PMAP_UNLOCK(pmap);
3523 }
3524
3525 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3526 /*
3527  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3528  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3529  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3530  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3531  * mappings must have identical characteristics.
3532  *
3533  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3534  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3535  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3536  * pmap.
3537  */
3538 static void
3539 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3540 {
3541         pd_entry_t newpde;
3542         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3543         vm_offset_t oldpteva;
3544         vm_page_t mpte;
3545
3546         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3547
3548         /*
3549          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3550          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3551          * within a 2- or 4MB page.
3552          */
3553         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3554 setpde:
3555         newpde = *firstpte;
3556         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3557                 pmap_pde_p_failures++;
3558                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3559                     " in pmap %p", va, pmap);
3560                 return;
3561         }
3562         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3563                 pmap_pde_p_failures++;
3564                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3565                     " in pmap %p", va, pmap);
3566                 return;
3567         }
3568         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3569                 /*
3570                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3571                  * a TLB invalidation.
3572                  */
3573                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3574                     ~PG_RW))  
3575                         goto setpde;
3576                 newpde &= ~PG_RW;
3577         }
3578
3579         /* 
3580          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3581          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3582          * characteristics to the first PTE.
3583          */
3584         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3585         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3586 setpte:
3587                 oldpte = *pte;
3588                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3589                         pmap_pde_p_failures++;
3590                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3591                             " in pmap %p", va, pmap);
3592                         return;
3593                 }
3594                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3595                         /*
3596                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3597                          * without a TLB invalidation.
3598                          */
3599                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3600                             oldpte & ~PG_RW))
3601                                 goto setpte;
3602                         oldpte &= ~PG_RW;
3603                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3604                             (va & ~PDRMASK);
3605                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3606                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3607                 }
3608                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3609                         pmap_pde_p_failures++;
3610                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3611                             " in pmap %p", va, pmap);
3612                         return;
3613                 }
3614                 pa -= PAGE_SIZE;
3615         }
3616
3617         /*
3618          * Save the page table page in its current state until the PDE
3619          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3620          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3621          */
3622         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3623         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3624             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3625             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3626         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3627             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3628         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte, true)) {
3629                 pmap_pde_p_failures++;
3630                 CTR2(KTR_PMAP,
3631                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3632                     pmap);
3633                 return;
3634         }
3635
3636         /*
3637          * Promote the pv entries.
3638          */
3639         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3640                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3641
3642         /*
3643          * Propagate the PAT index to its proper position.
3644          */
3645         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3646                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3647
3648         /*
3649          * Map the superpage.
3650          */
3651         if (workaround_erratum383)
3652                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3653         else if (pmap == kernel_pmap)
3654                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3655         else
3656                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3657
3658         pmap_pde_promotions++;
3659         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3660             " in pmap %p", va, pmap);
3661 }
3662 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3663
3664 /*
3665  *      Insert the given physical page (p) at
3666  *      the specified virtual address (v) in the
3667  *      target physical map with the protection requested.
3668  *
3669  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3670  *      that the related pte can not be reclaimed.
3671  *
3672  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3673  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3674  *      insert this page into the given map NOW.
3675  */
3676 int
3677 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3678     u_int flags, int8_t psind)
3679 {
3680         pd_entry_t *pde;
3681         pt_entry_t *pte;
3682         pt_entry_t newpte, origpte;
3683         pv_entry_t pv;
3684         vm_paddr_t opa, pa;
3685         vm_page_t mpte, om;
3686         int rv;
3687
3688         va = trunc_page(va);
3689         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3690             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3691             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3692         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3693             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3694             va));
3695         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3696             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3697             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3698         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3699                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3700         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3701             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3702         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3703         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3704         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3705                 newpte |= PG_M;
3706         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3707                 newpte |= PG_RW;
3708         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3709             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3710 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3711         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3712                 newpte |= pg_nx;
3713 #endif
3714         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3715                 newpte |= PG_W;
3716         if (pmap != kernel_pmap)
3717                 newpte |= PG_U;
3718         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3719         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3720                 newpte |= PG_MANAGED;
3721
3722         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3723         PMAP_LOCK(pmap);
3724         sched_pin();
3725         if (psind == 1) {
3726                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3727                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3728                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3729                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3730                 goto out;
3731         }
3732
3733         pde = pmap_pde(pmap, va);
3734         if (pmap != kernel_pmap) {
3735                 /*
3736                  * va is for UVA.
3737                  * In the case that a page table page is not resident,
3738                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3739                  * demotion.
3740                  */
3741                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3742                 if (mpte == NULL) {
3743                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3744                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3745                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3746                         goto out;
3747                 }
3748         } else {
3749                 /*
3750                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3751                  * to install a page table page.  PG_V is also
3752                  * asserted by pmap_demote_pde().
3753                  */
3754                 mpte = NULL;
3755                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3756                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3757                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3758                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3759                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3760         }
3761         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3762
3763         /*
3764          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3765          * happen.  We should have either allocated the page table
3766          * page or demoted the existing mapping above.
3767          */
3768         if (pte == NULL) {
3769                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3770                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3771         }
3772
3773         origpte = *pte;
3774         pv = NULL;
3775
3776         /*
3777          * Is the specified virtual address already mapped?
3778          */
3779         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3780                 /*
3781                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3782                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3783                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3784                  * the PT page will be also.
3785                  */
3786                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3787                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3788                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3789                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3790
3791                 /*
3792                  * Remove the extra PT page reference.
3793                  */
3794                 if (mpte != NULL) {
3795                         mpte->wire_count--;
3796                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3797                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3798                              " va: 0x%x", va));
3799                 }
3800
3801                 /*
3802                  * Has the physical page changed?
3803                  */
3804                 opa = origpte & PG_FRAME;
3805                 if (opa == pa) {
3806                         /*
3807                          * No, might be a protection or wiring change.
3808                          */
3809                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3810                             (newpte & PG_RW) != 0)
3811                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3812                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3813                                 goto unchanged;
3814                         goto validate;
3815                 }
3816
3817                 /*
3818                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3819                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3820                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3821                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3822                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3823                  * avoiding an allocation.
3824                  *
3825                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3826                  */
3827                 origpte = pte_load_clear(pte);
3828                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3829                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3830                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3831                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3832
3833                         /*
3834                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3835                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3836                          * pmap_ts_referenced().
3837                          */
3838                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3839                                 vm_page_dirty(om);
3840                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3841                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3842                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3843                         KASSERT(pv != NULL,
3844                             ("pmap_enter: no PV entry for %#x", va));
3845                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3846                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3847                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3848                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3849                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3850                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3851                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3852                 }
3853                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3854                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3855                 origpte = 0;
3856         } else {
3857                 /*
3858                  * Increment the counters.
3859                  */
3860                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3861                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3862                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3863         }
3864
3865         /*
3866          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3867          */
3868         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3869                 if (pv == NULL) {
3870                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3871                         pv->pv_va = va;
3872                 }
3873                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3874                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3875                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3876         }
3877
3878         /*
3879          * Update the PTE.
3880          */
3881         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3882 validate:
3883                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3884                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3885                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3886                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3887                     (PG_M | PG_RW)) {
3888                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3889                                 vm_page_dirty(m);
3890
3891                         /*
3892                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3893                          * invalidation may nonetheless be required because
3894                          * the PTE no longer has PG_M set.
3895                          */
3896                 }
3897 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3898                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3899                         /*
3900                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3901                          */
3902                         goto unchanged;
3903                 }
3904 #endif
3905                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3906                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3907         } else
3908                 pte_store(pte, newpte);
3909
3910 unchanged:
3911
3912 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3913         /*
3914          * If both the page table page and the reservation are fully
3915          * populated, then attempt promotion.
3916          */
3917         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3918             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3919             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3920                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3921 #endif
3922
3923         rv = KERN_SUCCESS;
3924 out:
3925         sched_unpin();
3926         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3927         PMAP_UNLOCK(pmap);
3928         return (rv);
3929 }
3930
3931 /*
3932  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3933  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3934  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3935  * reclaiming another PV entry.
3936  */
3937 static bool
3938 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3939 {
3940         pd_entry_t newpde;
3941
3942         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3943         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3944             PG_PS | PG_V;
3945         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3946                 newpde |= PG_MANAGED;
3947 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3948         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3949                 newpde |= pg_nx;
3950 #endif
3951         if (pmap != kernel_pmap)
3952                 newpde |= PG_U;
3953         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3954             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3955             KERN_SUCCESS);
3956 }
3957
3958 /*
3959  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3960  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3961  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3962  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3963  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3964  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3965  *
3966  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3967  */
3968 static int
3969 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3970     vm_page_t m)
3971 {
3972         struct spglist free;
3973         pd_entry_t oldpde, *pde;
3974         vm_page_t mt;
3975
3976         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3977         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3978             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3979         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3980         pde = pmap_pde(pmap, va);
3981         oldpde = *pde;
3982         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3983                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3984                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3985                             " in pmap %p", va, pmap);
3986                         return (KERN_FAILURE);
3987                 }
3988                 /* Break the existing mapping(s). */
3989                 SLIST_INIT(&free);
3990                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3991                         /*
3992                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3993                          * reserved PT page could be freed.
3994                          */
3995                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3996                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3997                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3998                 } else {
3999                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
4000                                pmap_invalidate_all(pmap);
4001                 }
4002                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4003                 if (pmap == kernel_pmap) {
4004                         /*
4005                          * Both pmap_remove_pde() and pmap_remove_ptes() will
4006                          * leave the kernel page table page zero filled.
4007                          */
4008                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
4009                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt, false))
4010                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
4011                 } else
4012                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
4013                             pde));
4014         }
4015         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
4016                 /*
4017                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
4018                  */
4019                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
4020                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4021                             " in pmap %p", va, pmap);
4022                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4023                 }
4024                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
4025                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4026                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4027                 }
4028         }
4029
4030         /*
4031          * Increment counters.
4032          */
4033         if ((newpde & PG_W) != 0)
4034                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4035         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4036
4037         /*
4038          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
4039          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
4040          */
4041         pde_store(pde, newpde);
4042
4043         pmap_pde_mappings++;
4044         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
4045             " in pmap %p", va, pmap);
4046         return (KERN_SUCCESS);
4047 }
4048
4049 /*
4050  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4051  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4052  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4053  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4054  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4055  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4056  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4057  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4058  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4059  * corresponding offset from m_start are mapped.
4060  */
4061 void
4062 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4063     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4064 {
4065         vm_offset_t va;
4066         vm_page_t m, mpte;
4067         vm_pindex_t diff, psize;
4068
4069         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4070
4071         psize = atop(end - start);
4072         mpte = NULL;
4073         m = m_start;
4074         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4075         PMAP_LOCK(pmap);
4076         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4077                 va = start + ptoa(diff);
4078                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4079                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4080                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4081                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4082                 else
4083                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4084                             mpte);
4085                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4086         }
4087         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4088         PMAP_UNLOCK(pmap);
4089 }
4090
4091 /*
4092  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4093  * 1. Current pmap & pmap exists.
4094  * 2. Not wired.
4095  * 3. Read access.
4096  * 4. No page table pages.
4097  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4098  */
4099
4100 void
4101 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4102 {
4103
4104         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4105         PMAP_LOCK(pmap);
4106         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4107         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4108         PMAP_UNLOCK(pmap);
4109 }
4110
4111 static vm_page_t
4112 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4113     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4114 {
4115         pt_entry_t newpte, *pte;
4116         struct spglist free;
4117
4118         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4119             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4120             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4121         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4122         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4123
4124         /*
4125          * In the case that a page table page is not
4126          * resident, we are creating it here.
4127          */
4128         if (pmap != kernel_pmap) {
4129                 u_int ptepindex;
4130                 pd_entry_t ptepa;
4131
4132                 /*
4133                  * Calculate pagetable page index
4134                  */
4135                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4136                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4137                         mpte->wire_count++;
4138                 } else {
4139                         /*
4140                          * Get the page directory entry
4141                          */
4142                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4143
4144                         /*
4145                          * If the page table page is mapped, we just increment
4146                          * the hold count, and activate it.
4147                          */
4148                         if (ptepa) {
4149                                 if (ptepa & PG_PS)
4150                                         return (NULL);
4151                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4152                                 mpte->wire_count++;
4153                         } else {
4154                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4155                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4156                                 if (mpte == NULL)
4157                                         return (mpte);
4158                         }
4159                 }
4160         } else {
4161                 mpte = NULL;
4162         }
4163
4164         sched_pin();
4165         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4166         if (*pte) {
4167                 if (mpte != NULL) {
4168                         mpte->wire_count--;
4169                         mpte = NULL;
4170                 }
4171                 sched_unpin();
4172                 return (mpte);
4173         }
4174
4175         /*
4176          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4177          */
4178         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4179             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4180                 if (mpte != NULL) {
4181                         SLIST_INIT(&free);
4182                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4183                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4184                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4185                         }
4186                         
4187                         mpte = NULL;
4188                 }
4189                 sched_unpin();
4190                 return (mpte);
4191         }
4192
4193         /*
4194          * Increment counters
4195          */
4196         pmap->pm_stats.resident_count++;
4197
4198         newpte = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V |
4199             pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4200         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4201                 newpte |= PG_MANAGED;
4202 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4203         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4204                 newpte |= pg_nx;
4205 #endif
4206         if (pmap != kernel_pmap)
4207                 newpte |= PG_U;
4208         pte_store(pte, newpte);
4209         sched_unpin();
4210         return (mpte);
4211 }
4212
4213 /*
4214  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4215  * to be used for panic dumps.
4216  */
4217 void *
4218 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4219 {
4220         vm_offset_t va;
4221
4222         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4223         pmap_kenter(va, pa);
4224         invlpg(va);
4225         return ((void *)crashdumpmap);
4226 }
4227
4228 /*
4229  * This code maps large physical mmap regions into the
4230  * processor address space.  Note that some shortcuts
4231  * are taken, but the code works.
4232  */
4233 void
4234 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4235     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4236 {
4237         pd_entry_t *pde;
4238         vm_paddr_t pa, ptepa;
4239         vm_page_t p;
4240         int pat_mode;
4241
4242         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4243         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4244             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4245         if (pg_ps_enabled &&
4246             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4247                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4248                         return;
4249                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4250                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4251                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4252                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4253
4254                 /*
4255                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4256                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4257                  */
4258                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4259                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4260                         return;
4261
4262                 /*
4263                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4264                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4265                  * memory attributes.
4266                  */
4267                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4268                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4269                     pa += PAGE_SIZE) {
4270                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4271                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4272                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4273                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4274                                 return;
4275                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4276                 }
4277
4278                 /*
4279                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4280                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4281                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4282                  */
4283                 PMAP_LOCK(pmap);
4284                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4285                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4286                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4287                         if (*pde == 0) {
4288                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4289                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4290                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4291                                     PAGE_SIZE;
4292                                 pmap_pde_mappings++;
4293                         }
4294                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4295                         addr += NBPDR;
4296                 }
4297                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4298         }
4299 }
4300
4301 /*
4302  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4303  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4304  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4305  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4306  *
4307  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4308  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4309  */
4310 void
4311 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4312 {
4313         vm_offset_t pdnxt;
4314         pd_entry_t *pde;
4315         pt_entry_t *pte;
4316         boolean_t pv_lists_locked;
4317
4318         if (pmap_is_current(pmap))
4319                 pv_lists_locked = FALSE;
4320         else {
4321                 pv_lists_locked = TRUE;
4322 resume:
4323                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4324                 sched_pin();
4325         }
4326         PMAP_LOCK(pmap);
4327         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4328                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4329                 if (pdnxt < sva)
4330                         pdnxt = eva;
4331                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4332                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4333                         continue;
4334                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4335                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4336                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4337                                     (uintmax_t)*pde);
4338
4339                         /*
4340                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4341                          * demote the mapping and fall through.
4342                          */
4343                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4344                                 /*
4345                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4346                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4347                                  * significant 32 bits.
4348                                  */
4349                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4350                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4351                                     PAGE_SIZE;
4352                                 continue;
4353                         } else {
4354                                 if (!pv_lists_locked) {
4355                                         pv_lists_locked = TRUE;
4356                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4357                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4358                                                 /* Repeat sva. */
4359                                                 goto resume;
4360                                         }
4361                                         sched_pin();
4362                                 }
4363                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4364                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4365                         }
4366                 }
4367                 if (pdnxt > eva)
4368                         pdnxt = eva;
4369                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4370                     sva += PAGE_SIZE) {
4371                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4372                                 continue;
4373                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4374                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4375                                     (uintmax_t)*pte);
4376
4377                         /*
4378                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4379                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4380                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4381                          *
4382                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4383                          */
4384                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4385                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4386                 }
4387         }
4388         if (pv_lists_locked) {
4389                 sched_unpin();
4390                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4391         }
4392         PMAP_UNLOCK(pmap);
4393 }
4394
4395
4396 /*
4397  *      Copy the range specified by src_addr/len
4398  *      from the source map to the range dst_addr/len
4399  *      in the destination map.
4400  *
4401  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4402  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4403  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4404  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4405  *      world.
4406  */
4407
4408 void
4409 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4410     vm_offset_t src_addr)
4411 {
4412         struct spglist free;
4413         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4414         pd_entry_t srcptepaddr;
4415         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4416         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4417         u_int ptepindex;
4418
4419         if (dst_addr != src_addr)
4420                 return;
4421
4422         end_addr = src_addr + len;
4423
4424         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4425         if (dst_pmap < src_pmap) {
4426                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4427                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4428         } else {
4429                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4430                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4431         }
4432         sched_pin();
4433         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4434                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4435                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4436
4437                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4438                 if (pdnxt < addr)
4439                         pdnxt = end_addr;
4440                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4441
4442                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4443                 if (srcptepaddr == 0)
4444                         continue;
4445
4446                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4447                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4448                                 continue;
4449                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4450                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4451                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4452                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4453                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4454                                     ~PG_W;
4455                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4456                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4457                                 pmap_pde_mappings++;
4458                         }
4459                         continue;
4460                 }
4461
4462                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4463                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4464                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4465
4466                 if (pdnxt > end_addr)
4467                         pdnxt = end_addr;
4468
4469                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4470                 while (addr < pdnxt) {
4471                         ptetemp = *src_pte;
4472                         /*
4473                          * we only virtual copy managed pages
4474                          */
4475                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4476                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4477                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4478                                 if (dstmpte == NULL)
4479                                         goto out;
4480                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4481                                 if (*dst_pte == 0 &&
4482                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4483                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4484                                         /*
4485                                          * Clear the wired, modified, and
4486                                          * accessed (referenced) bits
4487                                          * during the copy.
4488                                          */
4489                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4490                                             PG_A);
4491                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4492                                 } else {
4493                                         SLIST_INIT(&free);
4494                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4495                                             &free)) {
4496                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4497                                                     addr);
4498                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4499                                                     true);
4500                                         }
4501                                         goto out;
4502                                 }
4503                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4504                                         break;
4505                         }
4506                         addr += PAGE_SIZE;
4507                         src_pte++;
4508                 }
4509         }
4510 out:
4511         sched_unpin();
4512         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4513         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4514         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4519  */
4520 static __inline void
4521 pagezero(void *page)
4522 {
4523 #if defined(I686_CPU)
4524         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4525                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4526                         sse2_pagezero(page);
4527                 else
4528                         i686_pagezero(page);
4529         } else
4530 #endif
4531                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Zero the specified hardware page.
4536  */
4537 void
4538 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4539 {
4540         pt_entry_t *cmap_pte2;
4541         struct pcpu *pc;
4542
4543         sched_pin();
4544         pc = get_pcpu();
4545         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4546         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4547         if (*cmap_pte2)
4548                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4549         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4550             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4551         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4552         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4553         *cmap_pte2 = 0;
4554
4555         /*
4556          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4557          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4558          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4559          */
4560         sched_unpin();
4561         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4562 }
4563
4564 /*
4565  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4566  * cover an area beyond a single hardware page.
4567  */
4568 void
4569 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4570 {
4571         pt_entry_t *cmap_pte2;
4572         struct pcpu *pc;
4573
4574         sched_pin();
4575         pc = get_pcpu();
4576         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4577         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4578         if (*cmap_pte2)
4579                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4580         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4581             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4582         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4583         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4584                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4585         else
4586                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4587         *cmap_pte2 = 0;
4588         sched_unpin();
4589         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4590 }
4591
4592 /*
4593  * Copy 1 specified hardware page to another.
4594  */
4595 void
4596 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4597 {
4598         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4599         struct pcpu *pc;
4600
4601         sched_pin();
4602         pc = get_pcpu();
4603         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4604         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4605         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4606         if (*cmap_pte1)
4607                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4608         if (*cmap_pte2)
4609                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4610         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4611             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4612         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4613         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4614             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4615         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4616         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4617         *cmap_pte1 = 0;
4618         *cmap_pte2 = 0;
4619         sched_unpin();
4620         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4621 }
4622
4623 int unmapped_buf_allowed = 1;
4624
4625 void
4626 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4627     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4628 {
4629         vm_page_t a_pg, b_pg;
4630         char *a_cp, *b_cp;
4631         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4632         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4633         struct pcpu *pc;
4634         int cnt;
4635
4636         sched_pin();
4637         pc = get_pcpu();
4638         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4639         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4640         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4641         if (*cmap_pte1 != 0)
4642                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4643         if (*cmap_pte2 != 0)
4644                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4645         while (xfersize > 0) {
4646                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4647                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4648                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4649                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4650                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4651                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4652                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4653                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4654                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4655                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4656                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4657                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4658                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4659                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4660                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4661                 a_offset += cnt;
4662                 b_offset += cnt;
4663                 xfersize -= cnt;
4664         }
4665         *cmap_pte1 = 0;
4666         *cmap_pte2 = 0;
4667         sched_unpin();
4668         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4669 }
4670
4671 /*
4672  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4673  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4674  * be changed upwards or downwards in the future; it
4675  * is only necessary that true be returned for a small
4676  * subset of pmaps for proper page aging.
4677  */
4678 boolean_t
4679 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4680 {
4681         struct md_page *pvh;
4682         pv_entry_t pv;
4683         int loops = 0;
4684         boolean_t rv;
4685
4686         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4687             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4688         rv = FALSE;
4689         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4690         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4691                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4692                         rv = TRUE;
4693                         break;
4694                 }
4695                 loops++;
4696                 if (loops >= 16)
4697                         break;
4698         }
4699         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4700                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4701                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4702                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4703                                 rv = TRUE;
4704                                 break;
4705                         }
4706                         loops++;
4707                         if (loops >= 16)
4708                                 break;
4709                 }
4710         }
4711         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4712         return (rv);
4713 }
4714
4715 /*
4716  *      pmap_page_wired_mappings:
4717  *
4718  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4719  *      that are wired.
4720  */
4721 int
4722 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4723 {
4724         int count;
4725
4726         count = 0;
4727         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4728                 return (count);
4729         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4730         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4731         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4732             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4733                 count);
4734         }
4735         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4736         return (count);
4737 }
4738
4739 /*
4740  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4741  *
4742  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4743  */
4744 static int
4745 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4746 {
4747         pmap_t pmap;
4748         pt_entry_t *pte;
4749         pv_entry_t pv;
4750
4751         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4752         sched_pin();
4753         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4754                 pmap = PV_PMAP(pv);
4755                 PMAP_LOCK(pmap);
4756                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4757                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4758                         count++;
4759                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4760         }
4761         sched_unpin();
4762         return (count);
4763 }
4764
4765 /*
4766  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4767  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4768  */
4769 boolean_t
4770 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4771 {
4772         boolean_t rv;
4773
4774         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4775                 return (FALSE);
4776         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4777         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4778             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4779             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4780         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4781         return (rv);
4782 }
4783
4784 /*
4785  * Remove all pages from specified address space
4786  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4787  * is special cased for current process only, but
4788  * can have the more generic (and slightly slower)
4789  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4790  * in the case of running down an entire address space.
4791  */
4792 void
4793 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4794 {
4795         pt_entry_t *pte, tpte;
4796         vm_page_t m, mpte, mt;
4797         pv_entry_t pv;
4798         struct md_page *pvh;
4799         struct pv_chunk *pc, *npc;
4800         struct spglist free;
4801         int field, idx;
4802         int32_t bit;
4803         uint32_t inuse, bitmask;
4804         int allfree;
4805
4806         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4807                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4808                 return;
4809         }
4810         SLIST_INIT(&free);
4811         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4812         PMAP_LOCK(pmap);
4813         sched_pin();
4814         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4815                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4816                     pc->pc_pmap));
4817                 allfree = 1;
4818                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4819                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4820                         while (inuse != 0) {
4821                                 bit = bsfl(inuse);
4822                                 bitmask = 1UL << bit;
4823                                 idx = field * 32 + bit;
4824                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4825                                 inuse &= ~bitmask;
4826
4827                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4828                                 tpte = *pte;
4829                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4830                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4831                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4832                                 }
4833
4834                                 if (tpte == 0) {
4835                                         printf(
4836                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4837                                             pte, pv->pv_va);
4838                                         panic("bad pte");
4839                                 }
4840
4841 /*
4842  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4843  */
4844                                 if (tpte & PG_W) {
4845                                         allfree = 0;
4846                                         continue;
4847                                 }
4848
4849                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4850                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4851                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4852                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4853                                     (uintmax_t)tpte));
4854
4855                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4856                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4857                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4858                                     (uintmax_t)tpte));
4859
4860                                 pte_clear(pte);
4861
4862                                 /*
4863                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4864                                  */
4865                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4866                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4867                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4868                                                         vm_page_dirty(mt);
4869                                         } else
4870                                                 vm_page_dirty(m);
4871                                 }
4872
4873                                 /* Mark free */
4874                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4875                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4876                                 pv_entry_count--;
4877                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4878                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4879                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4880                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4881                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4882                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4883                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4884                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4885                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4886                                         }
4887                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4888                                         if (mpte != NULL) {
4889                                                 KASSERT(mpte->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4890                                                     ("pmap_remove_pages: pte page not promoted"));
4891                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4892                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4893                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4894                                                 mpte->wire_count = 0;
4895                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4896                                         }
4897                                 } else {
4898                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4899                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4900                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4901                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4902                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4903                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4904                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4905                                         }
4906                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4907                                 }
4908                         }
4909                 }
4910                 if (allfree) {
4911                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4912                         free_pv_chunk(pc);
4913                 }
4914         }
4915         sched_unpin();
4916         pmap_invalidate_all(pmap);
4917         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4918         PMAP_UNLOCK(pmap);
4919         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4920 }
4921
4922 /*
4923  *      pmap_is_modified:
4924  *
4925  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4926  *      in any physical maps.
4927  */
4928 boolean_t
4929 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4930 {
4931         boolean_t rv;
4932
4933         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4934             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4935
4936         /*
4937          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4938          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4939          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4940          */
4941         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4942         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4943                 return (FALSE);
4944         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4945         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4946             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4947             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4948         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4949         return (rv);
4950 }
4951
4952 /*
4953  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4954  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4955  * mappings are supported.
4956  */
4957 static boolean_t
4958 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4959 {
4960         pv_entry_t pv;
4961         pt_entry_t *pte;
4962         pmap_t pmap;
4963         boolean_t rv;
4964
4965         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4966         rv = FALSE;
4967         sched_pin();
4968         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4969                 pmap = PV_PMAP(pv);
4970                 PMAP_LOCK(pmap);
4971                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4972                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4973                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4974                 if (rv)
4975                         break;
4976         }
4977         sched_unpin();
4978         return (rv);
4979 }
4980
4981 /*
4982  *      pmap_is_prefaultable:
4983  *
4984  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4985  *      for prefault.
4986  */
4987 boolean_t
4988 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4989 {
4990         pd_entry_t pde;
4991         boolean_t rv;
4992
4993         rv = FALSE;
4994         PMAP_LOCK(pmap);
4995         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4996         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4997                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4998         PMAP_UNLOCK(pmap);
4999         return (rv);
5000 }
5001
5002 /*
5003  *      pmap_is_referenced:
5004  *
5005  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
5006  *      in any physical maps.
5007  */
5008 boolean_t
5009 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
5010 {
5011         boolean_t rv;
5012
5013         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5014             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
5015         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5016         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
5017             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
5018             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5019         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5020         return (rv);
5021 }
5022
5023 /*
5024  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5025  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
5026  */
5027 static boolean_t
5028 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5029 {
5030         pv_entry_t pv;
5031         pt_entry_t *pte;
5032         pmap_t pmap;
5033         boolean_t rv;
5034
5035         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5036         rv = FALSE;
5037         sched_pin();
5038         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5039                 pmap = PV_PMAP(pv);
5040                 PMAP_LOCK(pmap);
5041                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5042                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
5043                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5044                 if (rv)
5045                         break;
5046         }
5047         sched_unpin();
5048         return (rv);
5049 }
5050
5051 /*
5052  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5053  */
5054 void
5055 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5056 {
5057         struct md_page *pvh;
5058         pv_entry_t next_pv, pv;
5059         pmap_t pmap;
5060         pd_entry_t *pde;
5061         pt_entry_t oldpte, *pte;
5062         vm_offset_t va;
5063
5064         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5065             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5066
5067         /*
5068          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5069          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5070          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5071          */
5072         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5073         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5074                 return;
5075         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5076         sched_pin();
5077         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5078                 goto small_mappings;
5079         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5080         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5081                 va = pv->pv_va;
5082                 pmap = PV_PMAP(pv);
5083                 PMAP_LOCK(pmap);
5084                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5085                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5086                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
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_write: found"
5095                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5096                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5097 retry:
5098                 oldpte = *pte;
5099                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5100                         /*
5101                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5102                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5103                          * significant 32 bits.
5104                          */
5105                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5106                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5107                                 goto retry;
5108                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5109                                 vm_page_dirty(m);
5110                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5111                 }
5112                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5113         }
5114         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5115         sched_unpin();
5116         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5117 }
5118
5119 /*
5120  *      pmap_ts_referenced:
5121  *
5122  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5123  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5124  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5125  *      reference bits set.
5126  *
5127  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5128  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5129  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5130  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5131  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5132  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5133  *      to pmap_is_modified().
5134  */
5135 int
5136 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5137 {
5138         struct md_page *pvh;
5139         pv_entry_t pv, pvf;
5140         pmap_t pmap;
5141         pd_entry_t *pde;
5142         pt_entry_t *pte;
5143         vm_paddr_t pa;
5144         int rtval = 0;
5145
5146         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5147             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5148         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5149         pvh = pa_to_pvh(pa);
5150         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5151         sched_pin();
5152         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5153             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5154                 goto small_mappings;
5155         pv = pvf;
5156         do {
5157                 pmap = PV_PMAP(pv);
5158                 PMAP_LOCK(pmap);
5159                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5160                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5161                         /*
5162                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5163                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5164                          * we only update the 4KB page under test.
5165                          */
5166                         vm_page_dirty(m);
5167                 }
5168                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5169                         /*
5170                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5171                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5172                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5173                          * on the physical page number, the virtual superpage
5174                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5175                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5176                          * reference bit will result in clearing that bit.
5177                          * This function is designed to avoid the selection of
5178                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5179                          *
5180                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5181                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5182                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5183                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5184                          * since the superpage is wired, the current state of
5185                          * its reference bit won't affect page replacement.
5186                          */
5187                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5188                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5189                             (*pde & PG_W) == 0) {
5190                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5191                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5192                         }
5193                         rtval++;
5194                 }
5195                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5196                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5197                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5198                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5199                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5200                 }
5201                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5202                         goto out;
5203         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5204 small_mappings:
5205         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5206                 goto out;
5207         pv = pvf;
5208         do {
5209                 pmap = PV_PMAP(pv);
5210                 PMAP_LOCK(pmap);
5211                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5212                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5213                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5214                     m));
5215                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5216                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5217                         vm_page_dirty(m);
5218                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5219                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5220                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5221                         rtval++;
5222                 }
5223                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5224                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5225                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5226                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5227                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5228                 }
5229         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5230             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5231 out:
5232         sched_unpin();
5233         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5234         return (rtval);
5235 }
5236
5237 /*
5238  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5239  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5240  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5241  */
5242 void
5243 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5244 {
5245         pd_entry_t oldpde, *pde;
5246         pt_entry_t *pte;
5247         vm_offset_t va, pdnxt;
5248         vm_page_t m;
5249         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5250
5251         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5252                 return;
5253         if (pmap_is_current(pmap))
5254                 pv_lists_locked = FALSE;
5255         else {
5256                 pv_lists_locked = TRUE;
5257 resume:
5258                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5259                 sched_pin();
5260         }
5261         anychanged = FALSE;
5262         PMAP_LOCK(pmap);
5263         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5264                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5265                 if (pdnxt < sva)
5266                         pdnxt = eva;
5267                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5268                 oldpde = *pde;
5269                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5270                         continue;
5271                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5272                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5273                                 continue;
5274                         if (!pv_lists_locked) {
5275                                 pv_lists_locked = TRUE;
5276                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5277                                         if (anychanged)
5278                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5279                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5280                                         goto resume;
5281                                 }
5282                                 sched_pin();
5283                         }
5284                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5285                                 /*
5286                                  * The large page mapping was destroyed.
5287                                  */
5288                                 continue;
5289                         }
5290
5291                         /*
5292                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5293                          * mapping to a single page so that a subsequent
5294                          * access may repromote.  Since the underlying page
5295                          * table page is fully populated, this removal never
5296                          * frees a page table page.
5297                          */
5298                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5299                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5300                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5301                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5302                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5303                                 anychanged = TRUE;
5304                         }
5305                 }
5306                 if (pdnxt > eva)
5307                         pdnxt = eva;
5308                 va = pdnxt;
5309                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5310                     sva += PAGE_SIZE) {
5311                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5312                                 goto maybe_invlrng;
5313                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5314                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5315                                         /*
5316                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5317                                          * can be avoided by making the page
5318                                          * dirty now.
5319                                          */
5320                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5321                                         vm_page_dirty(m);
5322                                 }
5323                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5324                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5325                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5326                         else
5327                                 goto maybe_invlrng;
5328                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5329                                 if (va == pdnxt)
5330                                         va = sva;
5331                         } else
5332                                 anychanged = TRUE;
5333                         continue;
5334 maybe_invlrng:
5335                         if (va != pdnxt) {
5336                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5337                                 va = pdnxt;
5338                         }
5339                 }
5340                 if (va != pdnxt)
5341                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5342         }
5343         if (anychanged)
5344                 pmap_invalidate_all(pmap);
5345         if (pv_lists_locked) {
5346                 sched_unpin();
5347                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5348         }
5349         PMAP_UNLOCK(pmap);
5350 }
5351
5352 /*
5353  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5354  */
5355 void
5356 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5357 {
5358         struct md_page *pvh;
5359         pv_entry_t next_pv, pv;
5360         pmap_t pmap;
5361         pd_entry_t oldpde, *pde;
5362         pt_entry_t oldpte, *pte;
5363         vm_offset_t va;
5364
5365         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5366             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5367         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5368         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5369             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5370
5371         /*
5372          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5373          * If the object containing the page is locked and the page is not
5374          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5375          */
5376         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5377                 return;
5378         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5379         sched_pin();
5380         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5381                 goto small_mappings;
5382         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5383         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5384                 va = pv->pv_va;
5385                 pmap = PV_PMAP(pv);
5386                 PMAP_LOCK(pmap);
5387                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5388                 oldpde = *pde;
5389                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5390                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5391                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5392                                         /*
5393                                          * Write protect the mapping to a
5394                                          * single page so that a subsequent
5395                                          * write access may repromote.
5396                                          */
5397                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5398                                             PG_PS_FRAME);
5399                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5400                                         oldpte = *pte;
5401                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5402                                                 /*
5403                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5404                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5405                                                  * significant 32 bits.
5406                                                  */
5407                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5408                                                     oldpte,
5409                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5410                                                         oldpte = *pte;
5411                                                 vm_page_dirty(m);
5412                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5413                                         }
5414                                 }
5415                         }
5416                 }
5417                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5418         }
5419 small_mappings:
5420         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5421                 pmap = PV_PMAP(pv);
5422                 PMAP_LOCK(pmap);
5423                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5424                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5425                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5426                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5427                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5428                         /*
5429                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5430                          * in size, PG_M is among the least significant
5431                          * 32 bits. 
5432                          */
5433                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5434                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5435                 }
5436                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5437         }
5438         sched_unpin();
5439         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5440 }
5441
5442 /*
5443  * Miscellaneous support routines follow
5444  */
5445
5446 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5447 static __inline void
5448 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5449 {
5450         u_int opte, npte;
5451
5452         /*
5453          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5454          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5455          */
5456         do {
5457                 opte = *(u_int *)pte;
5458                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5459                 npte |= cache_bits;
5460         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5461 }
5462
5463 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5464 static __inline void
5465 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5466 {
5467         u_int opde, npde;
5468
5469         /*
5470          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5471          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5472          */
5473         do {
5474                 opde = *(u_int *)pde;
5475                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5476                 npde |= cache_bits;
5477         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5478 }
5479
5480 /*
5481  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5482  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5483  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5484  * NOT real memory.
5485  */
5486 static void *
5487 pmap_mapdev_internal(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode, int flags)
5488 {
5489         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5490         vm_offset_t va, offset;
5491         vm_page_t m;
5492         vm_size_t tmpsize;
5493         int i;
5494
5495         offset = pa & PAGE_MASK;
5496         size = round_page(offset + size);
5497         pa = pa & PG_FRAME;
5498
5499         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW) {
5500                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5501                 if ((flags & MAPDEV_SETATTR) == 0)
5502                         return ((void *)(va + offset));
5503         } else if (!pmap_initialized) {
5504                 va = 0;
5505                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5506                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5507                         if (ppim->va == 0) {
5508                                 ppim->pa = pa;
5509                                 ppim->sz = size;
5510                                 ppim->mode = mode;
5511                                 ppim->va = virtual_avail;
5512                                 virtual_avail += size;
5513                                 va = ppim->va;
5514                                 break;
5515                         }
5516                 }
5517                 if (va == 0)
5518                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5519         } else {
5520                 /*
5521                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5522                  */
5523                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5524                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5525                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5526                             (ppim->mode == mode ||
5527                             (flags & MAPDEV_SETATTR) == 0))
5528                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5529                 }
5530                 va = kva_alloc(size);
5531                 if (va == 0)
5532                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5533         }
5534         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE) {
5535                 if ((flags & MAPDEV_SETATTR) == 0 && pmap_initialized) {
5536                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5537                         if (m != NULL && VM_PAGE_TO_PHYS(m) == pa) {
5538                                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize,
5539                                     m->md.pat_mode);
5540                                 continue;
5541                         }
5542                 }
5543                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5544         }
5545         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5546         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5547         return ((void *)(va + offset));
5548 }
5549
5550 void *
5551 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5552 {
5553
5554         return (pmap_mapdev_internal(pa, size, mode, MAPDEV_SETATTR));
5555 }
5556
5557 void *
5558 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5559 {
5560
5561         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5562 }
5563
5564 void *
5565 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5566 {
5567
5568         return (pmap_mapdev_internal(pa, size, PAT_WRITE_BACK, 0));
5569 }
5570
5571 void
5572 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5573 {
5574         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5575         vm_offset_t offset;
5576         int i;
5577
5578         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5579                 return;
5580         offset = va & PAGE_MASK;
5581         size = round_page(offset + size);
5582         va = trunc_page(va);
5583         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5584                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5585                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5586                         if (pmap_initialized)
5587                                 return;
5588                         ppim->pa = 0;
5589                         ppim->va = 0;
5590                         ppim->sz = 0;
5591                         ppim->mode = 0;
5592                         if (va + size == virtual_avail)
5593                                 virtual_avail = va;
5594                         return;
5595                 }
5596         }
5597         if (pmap_initialized)
5598                 kva_free(va, size);
5599 }
5600
5601 /*
5602  * Sets the memory attribute for the specified page.
5603  */
5604 void
5605 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5606 {
5607
5608         m->md.pat_mode = ma;
5609         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5610                 return;
5611
5612         /*
5613          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5614          * See pmap_invalidate_cache_range().
5615          *
5616          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5617          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5618          * flushes the cache.
5619          */    
5620         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5621                 return;
5622
5623         /*
5624          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5625          * support self snoop, map the page transient and do
5626          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5627          * pmap_invalidate_cache_range().
5628          */
5629         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5630                 pmap_flush_page(m);
5631 }
5632
5633 static void
5634 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5635 {
5636         pt_entry_t *cmap_pte2;
5637         struct pcpu *pc;
5638         vm_offset_t sva, eva;
5639         bool useclflushopt;
5640
5641         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5642         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5643                 sched_pin();
5644                 pc = get_pcpu();
5645                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5646                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5647                 if (*cmap_pte2)
5648                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5649                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5650                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5651                     0);
5652                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5653                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5654                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5655
5656                 /*
5657                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5658                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5659                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5660                  * any other instruction.
5661                  */
5662                 if (useclflushopt)
5663                         sfence();
5664                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5665                         mfence();
5666                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5667                         if (useclflushopt)
5668                                 clflushopt(sva);
5669                         else
5670                                 clflush(sva);
5671                 }
5672                 if (useclflushopt)
5673                         sfence();
5674                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5675                         mfence();
5676                 *cmap_pte2 = 0;
5677                 sched_unpin();
5678                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5679         } else
5680                 pmap_invalidate_cache();
5681 }
5682
5683 /*
5684  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5685  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5686  * completely contained within either the kernel map.
5687  *
5688  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5689  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5690  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5691  * there was insufficient memory available to complete the change.
5692  */
5693 int
5694 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5695 {
5696         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5697         pd_entry_t *pde;
5698         pt_entry_t *pte;
5699         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5700         boolean_t changed;
5701
5702         base = trunc_page(va);
5703         offset = va & PAGE_MASK;
5704         size = round_page(offset + size);
5705
5706         /*
5707          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5708          */
5709         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5710                 return (EINVAL);
5711
5712         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5713         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5714         changed = FALSE;
5715
5716         /*
5717          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5718          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5719          */
5720         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5721         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5722                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5723                 if (*pde == 0) {
5724                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5725                         return (EINVAL);
5726                 }
5727                 if (*pde & PG_PS) {
5728                         /*
5729                          * If the current 2/4MB page already has
5730                          * the required memory type, then we need not
5731                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5732                          * the next 2/4MB page frame.
5733                          */
5734                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5735                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5736                                 continue;
5737                         }
5738
5739                         /*
5740                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5741                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5742                          * within the range, then we need not break
5743                          * down this page into 4KB pages.
5744                          */
5745                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5746                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5747                                 tmpva += NBPDR;
5748                                 continue;
5749                         }
5750                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5751                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5752                                 return (ENOMEM);
5753                         }
5754                 }
5755                 pte = vtopte(tmpva);
5756                 if (*pte == 0) {
5757                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5758                         return (EINVAL);
5759                 }
5760                 tmpva += PAGE_SIZE;
5761         }
5762         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5763
5764         /*
5765          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5766          * cache mode if required.
5767          */
5768         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5769                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5770                 if (*pde & PG_PS) {
5771                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5772                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5773                                 changed = TRUE;
5774                         }
5775                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5776                 } else {
5777                         pte = vtopte(tmpva);
5778                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5779                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5780                                 changed = TRUE;
5781                         }
5782                         tmpva += PAGE_SIZE;
5783                 }
5784         }
5785
5786         /*
5787          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5788          * shouldn't be, etc.
5789          */
5790         if (changed) {
5791                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5792                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5793         }
5794         return (0);
5795 }
5796
5797 /*
5798  * perform the pmap work for mincore
5799  */
5800 int
5801 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5802 {
5803         pd_entry_t pde;
5804         pt_entry_t pte;
5805         vm_paddr_t pa;
5806         int val;
5807
5808         PMAP_LOCK(pmap);
5809 retry:
5810         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5811         if (pde != 0) {
5812                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5813                         pte = pde;
5814                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5815                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5816                             PG_FRAME;
5817                         val = MINCORE_SUPER;
5818                 } else {
5819                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5820                         pa = pte & PG_FRAME;
5821                         val = 0;
5822                 }
5823         } else {
5824                 pte = 0;
5825                 pa = 0;
5826                 val = 0;
5827         }
5828         if ((pte & PG_V) != 0) {
5829                 val |= MINCORE_INCORE;
5830                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5831                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5832                 if ((pte & PG_A) != 0)
5833                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5834         }
5835         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5836             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5837             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5838                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5839                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5840                         goto retry;
5841         } else
5842                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5843         PMAP_UNLOCK(pmap);
5844         return (val);
5845 }
5846
5847 void
5848 pmap_activate(struct thread *td)
5849 {
5850         pmap_t  pmap, oldpmap;
5851         u_int   cpuid;
5852         u_int32_t  cr3;
5853
5854         critical_enter();
5855         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5856         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5857         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5858 #if defined(SMP)
5859         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5860         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5861 #else
5862         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5863         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5864 #endif
5865 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5866         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5867 #else
5868         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5869 #endif
5870         /*
5871          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5872          */
5873         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5874         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5875         critical_exit();
5876 }
5877
5878 void
5879 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
5880 {
5881         u_int cpuid;
5882
5883         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5884 #if defined(SMP)
5885         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5886 #else
5887         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5888 #endif
5889         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5890 }
5891
5892 void
5893 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5894 {
5895 }
5896
5897 /*
5898  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5899  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5900  */
5901 void
5902 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5903     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5904 {
5905         vm_offset_t superpage_offset;
5906
5907         if (size < NBPDR)
5908                 return;
5909         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5910                 offset += ptoa(object->pg_color);
5911         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5912         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5913             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5914                 return;
5915         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5916                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5917         else
5918                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5919 }
5920
5921 vm_offset_t
5922 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5923 {
5924         vm_offset_t qaddr;
5925         pt_entry_t *pte;
5926
5927         critical_enter();
5928         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5929         pte = vtopte(qaddr);
5930
5931         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5932         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5933             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5934         invlpg(qaddr);
5935
5936         return (qaddr);
5937 }
5938
5939 void
5940 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5941 {
5942         vm_offset_t qaddr;
5943         pt_entry_t *pte;
5944
5945         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5946         pte = vtopte(qaddr);
5947
5948         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5949         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5950
5951         *pte = 0;
5952         critical_exit();
5953 }
5954
5955 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5956 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5957 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5958
5959 static int
5960 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5961     vmem_addr_t *addrp)
5962 {
5963         vm_page_t m;
5964         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5965         pt_entry_t *trm_pte;
5966
5967         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5968         size = round_page(size) + trm_guard;
5969         for (;;) {
5970                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5971                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5972                         return (ENOMEM);
5973                 addr = prev_addr + size;
5974                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5975                         break;
5976         }
5977         prev_addr += trm_guard;
5978         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5979         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5980                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5981                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5982                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5983                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5984                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5985         }
5986         *addrp = prev_addr;
5987         return (0);
5988 }
5989
5990 static
5991 void pmap_init_trm(void)
5992 {
5993         vm_page_t pd_m;
5994
5995         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5996         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5997                 trm_guard = 0;
5998         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5999         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
6000         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
6001             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
6002         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
6003                 pmap_zero_page(pd_m);
6004         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
6005             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
6006 }
6007
6008 void *
6009 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
6010 {
6011         vmem_addr_t res;
6012         int error;
6013
6014         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
6015         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
6016             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
6017         if (error != 0)
6018                 return (NULL);
6019         if ((flags & M_ZERO) != 0)
6020                 bzero((void *)res, size);
6021         return ((void *)res);
6022 }
6023
6024 void
6025 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
6026 {
6027
6028         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
6029 }
6030
6031 #if defined(PMAP_DEBUG)
6032 pmap_pid_dump(int pid)
6033 {
6034         pmap_t pmap;
6035         struct proc *p;
6036         int npte = 0;
6037         int index;
6038
6039         sx_slock(&allproc_lock);
6040         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6041                 if (p->p_pid != pid)
6042                         continue;
6043
6044                 if (p->p_vmspace) {
6045                         int i,j;
6046                         index = 0;
6047                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6048                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
6049                                 pd_entry_t *pde;
6050                                 pt_entry_t *pte;
6051                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
6052                                 
6053                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
6054                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
6055                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
6056                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6057                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6058                                                         if (index) {
6059                                                                 index = 0;
6060                                                                 printf("\n");
6061                                                         }
6062                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
6063                                                         return (npte);
6064                                                 }
6065                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
6066                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
6067                                                         pt_entry_t pa;
6068                                                         vm_page_t m;
6069                                                         pa = *pte;
6070                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
6071                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
6072                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6073                                                         npte++;
6074                                                         index++;
6075                                                         if (index >= 2) {
6076                                                                 index = 0;
6077                                                                 printf("\n");
6078                                                         } else {
6079                                                                 printf(" ");
6080                                                         }
6081                                                 }
6082                                         }
6083                                 }
6084                         }
6085                 }
6086         }
6087         sx_sunlock(&allproc_lock);
6088         return (npte);
6089 }
6090 #endif