]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Merge ACPICA 20170929.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
156 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
157 #endif
158
159 #if !defined(DIAGNOSTIC)
160 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
161 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
162 #else
163 #define PMAP_INLINE     extern inline
164 #endif
165 #else
166 #define PMAP_INLINE
167 #endif
168
169 #ifdef PV_STATS
170 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
171 #else
172 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
173 #endif
174
175 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
176 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
177
178 /*
179  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
180  */
181 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
182 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
183
184 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
185 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
186 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
187 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
188 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189
190 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
191     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
192 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
193
194 struct pmap kernel_pmap_store;
195 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
196 static struct pmaplist allpmaps;
197 static struct mtx allpmaps_lock;
198
199 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
200 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
201 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
202 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
203
204 static int nkpt = NKPT;
205 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
206 extern u_int32_t KERNend;
207 extern u_int32_t KPTphys;
208
209 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
210 pt_entry_t pg_nx;
211 static uma_zone_t pdptzone;
212 #endif
213
214 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
215
216 static int pat_works = 1;
217 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
218     "Is page attribute table fully functional?");
219
220 static int pg_ps_enabled = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
222     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
223
224 #define PAT_INDEX_SIZE  8
225 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
226
227 /*
228  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
229  */
230 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
231 static struct pmap_preinit_mapping {
232         vm_paddr_t      pa;
233         vm_offset_t     va;
234         vm_size_t       sz;
235         int             mode;
236 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
237 static int pmap_initialized;
238
239 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
240
241 /*
242  * Data for the pv entry allocation mechanism
243  */
244 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
245 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
246 static struct md_page *pv_table;
247 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
248
249 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
250 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
251 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
252
253 /*
254  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
255  */
256 pt_entry_t *CMAP3;
257 static pd_entry_t *KPTD;
258 caddr_t ptvmmap = 0;
259 caddr_t CADDR3;
260 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
289 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
293 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
294                     vm_offset_t va);
295 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
296
297 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
298 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
299     vm_prot_t prot);
300 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
303 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
304 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305                     pd_entry_t pde);
306 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
307 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
308 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
309 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
310 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
311 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
312 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
313 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
314     vm_prot_t prot);
315 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
316 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
317     struct spglist *free);
318 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
319     struct spglist *free);
320 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
321 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
322     struct spglist *free);
323 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
324                                         vm_offset_t va);
325 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
326 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
327     vm_page_t m);
328 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
329     pd_entry_t newpde);
330 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
331
332 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
333
334 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
335 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
336 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
337 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
338 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
339 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
340 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
341     int wait);
342 #endif
343 static void pmap_set_pg(void);
344
345 static __inline void pagezero(void *page);
346
347 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
348 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
349
350 /*
351  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
352  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
353  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
354  */
355 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
356
357 /*
358  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
359  *
360  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
361  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
362  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
363  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
364  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
365  *      (physical) address starting relative to 0]
366  */
367 void
368 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
369 {
370         vm_offset_t va;
371         pt_entry_t *pte, *unused;
372         struct pcpu *pc;
373         int i;
374
375         /*
376          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
377          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
378          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
379          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
380          * addresses to superpage mappings.
381          */
382         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
383
384         /*
385          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
386          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
387          * address space, because locore may not have mapped every physical
388          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
389          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
390          */
391         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
392
393         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
394
395         /*
396          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
397          */
398         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
399         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
400 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
401         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
402 #endif
403         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
404         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
405
406         /*
407          * Initialize the global pv list lock.
408          */
409         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
410
411         LIST_INIT(&allpmaps);
412
413         /*
414          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
415          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
416          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
417          * being changed.
418          */
419         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
420         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
421         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
422         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
423
424         /*
425          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
426          * mapping of pages.
427          */
428 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
429         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
430
431         va = virtual_avail;
432         pte = vtopte(va);
433
434
435         /*
436          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
437          * during early boot.
438          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
439          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
440          */
441         pc = get_pcpu();
442         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
443         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
444         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
445         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
446
447         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
448
449         /*
450          * Crashdump maps.
451          */
452         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
453
454         /*
455          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
456          */
457         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
458
459         /*
460          * msgbufp is used to map the system message buffer.
461          */
462         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
463
464         /*
465          * KPTmap is used by pmap_kextract().
466          *
467          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
468          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
469          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
470          */
471         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
472
473         for (i = 0; i < NKPT; i++)
474                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
475
476         /*
477          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
478          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
479          */
480         KPTD -= KPTDI;
481         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
482
483         /*
484          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
485          * respectively.
486          */
487         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
488         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
489
490         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
491
492         virtual_avail = va;
493
494         /*
495          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
496          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
497          * mapping must not have PG_G set. 
498          */
499 #ifdef XBOX
500         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
501          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
502          * Better fixes are very welcome! */
503         if (!arch_i386_is_xbox)
504 #endif
505         for (i = 1; i < NKPT; i++)
506                 PTD[i] = 0;
507
508         /*
509          * Initialize the PAT MSR if present.
510          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
511          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
512          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
513          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
514          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
515          */
516         pmap_init_pat();
517
518         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
519         pmap_set_pg();
520 }
521
522 static void
523 pmap_init_reserved_pages(void)
524 {
525         struct pcpu *pc;
526         vm_offset_t pages;
527         int i;
528
529         CPU_FOREACH(i) {
530                 pc = pcpu_find(i);
531                 /*
532                  * Skip if the mapping has already been initialized,
533                  * i.e. this is the BSP.
534                  */
535                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
536                         continue;
537                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
538                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
539                 if (pages == 0)
540                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
541                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
542                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
543                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
544                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
545                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
546         }
547 }
548  
549 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
550
551 /*
552  * Setup the PAT MSR.
553  */
554 void
555 pmap_init_pat(void)
556 {
557         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
558         uint64_t pat_msr;
559         u_long cr0, cr4;
560         int i;
561
562         /* Set default PAT index table. */
563         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
564                 pat_table[i] = -1;
565         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
566         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
567         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
568         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
569         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
570         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
571
572         /*
573          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
574          * We assume that PAT support implies PGE.
575          */
576         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
577                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
578                         pat_index[i] = pat_table[i];
579                 pat_works = 0;
580                 return;
581         }
582
583         /*
584          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
585          * PAT entries.
586          *
587          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
588          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
589          * or Mode C Paging)
590          *
591          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
592          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
593          */
594         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
595             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
596                 pat_works = 0;
597
598         /* Initialize default PAT entries. */
599         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
600             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
601             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
602             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
603             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
604             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
605             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
606             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
607
608         if (pat_works) {
609                 /*
610                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
611                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
612                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
613                  */
614                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
615                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
616                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
617                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
618                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
619                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
620         } else {
621                 /*
622                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
623                  */
624                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
625                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
626                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
627         }
628
629         /* Disable PGE. */
630         cr4 = rcr4();
631         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
632
633         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
634         cr0 = rcr0();
635         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
636
637         /* Flushes caches and TLBs. */
638         wbinvd();
639         invltlb();
640
641         /* Update PAT and index table. */
642         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
643         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
644                 pat_index[i] = pat_table[i];
645
646         /* Flush caches and TLBs again. */
647         wbinvd();
648         invltlb();
649
650         /* Restore caches and PGE. */
651         load_cr0(cr0);
652         load_cr4(cr4);
653 }
654
655 /*
656  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
657  */
658 static void
659 pmap_set_pg(void)
660 {
661         pt_entry_t *pte;
662         vm_offset_t va, endva;
663
664         if (pgeflag == 0)
665                 return;
666
667         endva = KERNBASE + KERNend;
668
669         if (pseflag) {
670                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
671                 while (va  < endva) {
672                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
673                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
674                         va += NBPDR;
675                 }
676         } else {
677                 va = (vm_offset_t)btext;
678                 while (va < endva) {
679                         pte = vtopte(va);
680                         if (*pte)
681                                 *pte |= pgeflag;
682                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
683                         va += PAGE_SIZE;
684                 }
685         }
686 }
687
688 /*
689  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
690  */
691 void
692 pmap_page_init(vm_page_t m)
693 {
694
695         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
696         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
697 }
698
699 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
700 static void *
701 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
702 {
703
704         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
705         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
706         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
707             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
708 }
709 #endif
710
711 /*
712  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
713  * Requirements:
714  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
715  *    are ever set, PG_V in particular.
716  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
717  *    on PAE systems.  This should be ok.
718  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
719  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
720  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
721  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
722  */
723 static vm_offset_t
724 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
725 {
726         pt_entry_t *pte;
727         vm_offset_t va;
728
729         va = *head;
730         if (va == 0)
731                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
732         pte = vtopte(va);
733         *head = *pte;
734         if (*head & PG_V)
735                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
736         *pte = 0;
737         return (va);
738 }
739
740 static void
741 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
742 {
743         pt_entry_t *pte;
744
745         if (va & PG_V)
746                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
747         pte = vtopte(va);
748         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
749         *head = va;
750 }
751
752 static void
753 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
754 {
755         int i;
756         vm_offset_t va;
757
758         *head = 0;
759         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
760                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
761                 pmap_ptelist_free(head, va);
762         }
763 }
764
765
766 /*
767  *      Initialize the pmap module.
768  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
769  *      system needs to map virtual memory.
770  */
771 void
772 pmap_init(void)
773 {
774         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
775         vm_page_t mpte;
776         vm_size_t s;
777         int i, pv_npg;
778
779         /*
780          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
781          * page table pages.
782          */ 
783         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
784                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
785                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
786                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
787                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
788                 mpte->pindex = i + KPTDI;
789                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
790         }
791
792         /*
793          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
794          * high water mark so that the system can recover from excessive
795          * numbers of pv entries.
796          */
797         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
798         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
799         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
800         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
801         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
802
803         /*
804          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
805          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
806          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
807          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
808          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
809          * include at least one feature that is only supported by older Intel
810          * or newer AMD processors.
811          */
812         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
813             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
814             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
815             AMDID2_FMA4)) == 0)
816                 workaround_erratum383 = 1;
817
818         /*
819          * Are large page mappings supported and enabled?
820          */
821         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
822         if (pseflag == 0)
823                 pg_ps_enabled = 0;
824         else if (pg_ps_enabled) {
825                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
826                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
827                 pagesizes[1] = NBPDR;
828         }
829
830         /*
831          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
832          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
833          */
834         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
835             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
836
837         /*
838          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
839          */
840         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
841         s = round_page(s);
842         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
843             M_WAITOK | M_ZERO);
844         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
845                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
846
847         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
848         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
849         if (pv_chunkbase == NULL)
850                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
851         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
852 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
853         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
854             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
855             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
856         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
857 #endif
858
859         pmap_initialized = 1;
860         if (!bootverbose)
861                 return;
862         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
863                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
864                 if (ppim->va == 0)
865                         continue;
866                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
867                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
868         }
869 }
870
871
872 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
873         "Max number of PV entries");
874 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
875         "Page share factor per proc");
876
877 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
878     "2/4MB page mapping counters");
879
880 static u_long pmap_pde_demotions;
881 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
882     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
883
884 static u_long pmap_pde_mappings;
885 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
886     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
887
888 static u_long pmap_pde_p_failures;
889 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
890     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
891
892 static u_long pmap_pde_promotions;
893 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
894     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
895
896 /***************************************************
897  * Low level helper routines.....
898  ***************************************************/
899
900 /*
901  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
902  * caching mode.
903  */
904 int
905 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
906 {
907         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
908
909         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
910                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
911
912         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
913         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
914
915         /* Map the caching mode to a PAT index. */
916         pat_idx = pat_index[mode];
917
918         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
919         cache_bits = 0;
920         if (pat_idx & 0x4)
921                 cache_bits |= pat_flag;
922         if (pat_idx & 0x2)
923                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
924         if (pat_idx & 0x1)
925                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
926         return (cache_bits);
927 }
928
929 /*
930  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
931  */
932 static void
933 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
934 {
935         pd_entry_t *pde;
936         pmap_t pmap;
937         boolean_t PTD_updated;
938
939         PTD_updated = FALSE;
940         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
941         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
942                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
943                     PG_FRAME))
944                         PTD_updated = TRUE;
945                 pde = pmap_pde(pmap, va);
946                 pde_store(pde, newpde);
947         }
948         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
949         KASSERT(PTD_updated,
950             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
951 }
952
953 /*
954  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
955  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
956  * calling processor's TLB is affected.
957  *
958  * The calling thread must be pinned to a processor.
959  */
960 static void
961 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
962 {
963         u_long cr4;
964
965         if ((newpde & PG_PS) == 0)
966                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
967                 invlpg(va);
968         else if ((newpde & PG_G) == 0)
969                 /*
970                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
971                  * because there are too many to flush individually.
972                  */
973                 invltlb();
974         else {
975                 /*
976                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
977                  * including any global (PG_G) mappings.
978                  */
979                 cr4 = rcr4();
980                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
981                 /*
982                  * Although preemption at this point could be detrimental to
983                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
984                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
985                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
986                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
987                  */
988                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
989         }
990 }
991
992 void
993 invltlb_glob(void)
994 {
995         uint64_t cr4;
996
997         if (pgeflag == 0) {
998                 invltlb();
999         } else {
1000                 cr4 = rcr4();
1001                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1002                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1003         }
1004 }
1005
1006
1007 #ifdef SMP
1008 /*
1009  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1010  *
1011  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1012  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1013  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1014  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1015  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1016  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1017  * one of the following functions but before a store updating the page
1018  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1019  * processor before its pm_active field is checked but due to
1020  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1021  * pmap as inactive on the other processor.
1022  * 
1023  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1024  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1025  * processor.
1026  */
1027 void
1028 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1029 {
1030         cpuset_t *mask, other_cpus;
1031         u_int cpuid;
1032
1033         sched_pin();
1034         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1035                 invlpg(va);
1036                 mask = &all_cpus;
1037         } else {
1038                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1039                 other_cpus = all_cpus;
1040                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1041                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1042                         invlpg(va);
1043                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1044                 mask = &other_cpus;
1045         }
1046         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1047         sched_unpin();
1048 }
1049
1050 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1051 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1052
1053 void
1054 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1055 {
1056         cpuset_t *mask, other_cpus;
1057         vm_offset_t addr;
1058         u_int cpuid;
1059
1060         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1061                 pmap_invalidate_all(pmap);
1062                 return;
1063         }
1064
1065         sched_pin();
1066         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1067                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1068                         invlpg(addr);
1069                 mask = &all_cpus;
1070         } else {
1071                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1072                 other_cpus = all_cpus;
1073                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1074                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1075                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1076                                 invlpg(addr);
1077                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1078                 mask = &other_cpus;
1079         }
1080         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1081         sched_unpin();
1082 }
1083
1084 void
1085 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1086 {
1087         cpuset_t *mask, other_cpus;
1088         u_int cpuid;
1089
1090         sched_pin();
1091         if (pmap == kernel_pmap) {
1092                 invltlb_glob();
1093                 mask = &all_cpus;
1094         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1095                 invltlb();
1096                 mask = &all_cpus;
1097         } else {
1098                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1099                 other_cpus = all_cpus;
1100                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1101                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1102                         invltlb();
1103                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1104                 mask = &other_cpus;
1105         }
1106         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1107         sched_unpin();
1108 }
1109
1110 void
1111 pmap_invalidate_cache(void)
1112 {
1113
1114         sched_pin();
1115         wbinvd();
1116         smp_cache_flush();
1117         sched_unpin();
1118 }
1119
1120 struct pde_action {
1121         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1122         vm_offset_t va;
1123         pd_entry_t *pde;
1124         pd_entry_t newpde;
1125         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1126 };
1127
1128 static void
1129 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1130 {
1131         struct pde_action *act = arg;
1132         pd_entry_t *pde;
1133         pmap_t pmap;
1134
1135         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1136
1137                 /*
1138                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1139                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1140                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1141                  */
1142                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1143                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1144                         pde_store(pde, act->newpde);
1145                 }
1146         }
1147 }
1148
1149 static void
1150 pmap_update_pde_user(void *arg)
1151 {
1152         struct pde_action *act = arg;
1153
1154         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1155                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1156 }
1157
1158 static void
1159 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1160 {
1161         struct pde_action *act = arg;
1162
1163         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1164                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1169  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1170  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1171  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1172  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1173  * hardware error.
1174  */
1175 static void
1176 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1177 {
1178         struct pde_action act;
1179         cpuset_t active, other_cpus;
1180         u_int cpuid;
1181
1182         sched_pin();
1183         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1184         other_cpus = all_cpus;
1185         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1186         if (pmap == kernel_pmap)
1187                 active = all_cpus;
1188         else
1189                 active = pmap->pm_active;
1190         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1191                 act.store = cpuid;
1192                 act.invalidate = active;
1193                 act.va = va;
1194                 act.pde = pde;
1195                 act.newpde = newpde;
1196                 CPU_SET(cpuid, &active);
1197                 smp_rendezvous_cpus(active,
1198                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1199                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1200                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1201         } else {
1202                 if (pmap == kernel_pmap)
1203                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1204                 else
1205                         pde_store(pde, newpde);
1206                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1207                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1208         }
1209         sched_unpin();
1210 }
1211 #else /* !SMP */
1212 /*
1213  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1214  * We inline these within pmap.c for speed.
1215  */
1216 PMAP_INLINE void
1217 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1218 {
1219
1220         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1221                 invlpg(va);
1222 }
1223
1224 PMAP_INLINE void
1225 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1226 {
1227         vm_offset_t addr;
1228
1229         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1230                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1231                         invlpg(addr);
1232 }
1233
1234 PMAP_INLINE void
1235 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1236 {
1237
1238         if (pmap == kernel_pmap)
1239                 invltlb_glob();
1240         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1241                 invltlb();
1242 }
1243
1244 PMAP_INLINE void
1245 pmap_invalidate_cache(void)
1246 {
1247
1248         wbinvd();
1249 }
1250
1251 static void
1252 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1253 {
1254
1255         if (pmap == kernel_pmap)
1256                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1257         else
1258                 pde_store(pde, newpde);
1259         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1260                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1261 }
1262 #endif /* !SMP */
1263
1264 static void
1265 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1266 {
1267
1268         /*
1269          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1270          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1271          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1272          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1273          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1274          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1275          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1276          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1277          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1278          */
1279         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1280                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1281         else
1282                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1283 }
1284
1285 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1286
1287 void
1288 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1289 {
1290
1291         if (force) {
1292                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1293         } else {
1294                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1295                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1296                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1297                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1298         }
1299
1300         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1301                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1302         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1303             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1304 #ifdef DEV_APIC
1305                 /*
1306                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1307                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1308                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1309                  * don't need to flush for that range anyway.
1310                  */
1311                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1312                         return;
1313 #endif
1314                 /*
1315                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1316                  * instruction to insure that previous stores are
1317                  * included in the write-back.  The processor
1318                  * propagates flush to other processors in the cache
1319                  * coherence domain.
1320                  */
1321                 sfence();
1322                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1323                         clflushopt(sva);
1324                 sfence();
1325         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1326             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1327 #ifdef DEV_APIC
1328                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1329                         return;
1330 #endif
1331                 /*
1332                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1333                  */
1334                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1335                         mfence();
1336                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1337                         clflush(sva);
1338                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1339                         mfence();
1340         } else {
1341
1342                 /*
1343                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1344                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1345                  * Globally invalidate cache.
1346                  */
1347                 pmap_invalidate_cache();
1348         }
1349 }
1350
1351 void
1352 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1353 {
1354         int i;
1355
1356         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1357             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1358                 pmap_invalidate_cache();
1359         } else {
1360                 for (i = 0; i < count; i++)
1361                         pmap_flush_page(pages[i]);
1362         }
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Are we current address space or kernel?
1367  */
1368 static __inline int
1369 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1370 {
1371
1372         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1373             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1374 }
1375
1376 /*
1377  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1378  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1379  */
1380 pt_entry_t *
1381 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1382 {
1383         pd_entry_t newpf;
1384         pd_entry_t *pde;
1385
1386         pde = pmap_pde(pmap, va);
1387         if (*pde & PG_PS)
1388                 return (pde);
1389         if (*pde != 0) {
1390                 /* are we current address space or kernel? */
1391                 if (pmap_is_current(pmap))
1392                         return (vtopte(va));
1393                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1394                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1395                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1396                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1397                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1398                 }
1399                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1400         }
1401         return (NULL);
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1406  * being NULL.
1407  */
1408 static __inline void
1409 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1410 {
1411
1412         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1413                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1414 }
1415
1416 /*
1417  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1418  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1419  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1420  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1421  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1422  */
1423 static __inline void
1424 invlcaddr(void *caddr)
1425 {
1426
1427         invlpg((u_int)caddr);
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1432  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1433  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1434  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1435  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1436  *
1437  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1438  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1439  */
1440 static pt_entry_t *
1441 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1442 {
1443         pd_entry_t newpf;
1444         pd_entry_t *pde;
1445
1446         pde = pmap_pde(pmap, va);
1447         if (*pde & PG_PS)
1448                 return (pde);
1449         if (*pde != 0) {
1450                 /* are we current address space or kernel? */
1451                 if (pmap_is_current(pmap))
1452                         return (vtopte(va));
1453                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1454                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1455                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1456                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1457                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1458 #ifdef SMP
1459                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1460 #endif
1461                         invlcaddr(PADDR1);
1462                         PMAP1changed++;
1463                 } else
1464 #ifdef SMP
1465                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1466                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1467                         invlcaddr(PADDR1);
1468                         PMAP1changedcpu++;
1469                 } else
1470 #endif
1471                         PMAP1unchanged++;
1472                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1473         }
1474         return (0);
1475 }
1476
1477 /*
1478  *      Routine:        pmap_extract
1479  *      Function:
1480  *              Extract the physical page address associated
1481  *              with the given map/virtual_address pair.
1482  */
1483 vm_paddr_t 
1484 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1485 {
1486         vm_paddr_t rtval;
1487         pt_entry_t *pte;
1488         pd_entry_t pde;
1489
1490         rtval = 0;
1491         PMAP_LOCK(pmap);
1492         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1493         if (pde != 0) {
1494                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1495                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1496                 else {
1497                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1498                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1499                         pmap_pte_release(pte);
1500                 }
1501         }
1502         PMAP_UNLOCK(pmap);
1503         return (rtval);
1504 }
1505
1506 /*
1507  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1508  *      Function:
1509  *              Atomically extract and hold the physical page
1510  *              with the given pmap and virtual address pair
1511  *              if that mapping permits the given protection.
1512  */
1513 vm_page_t
1514 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1515 {
1516         pd_entry_t pde;
1517         pt_entry_t pte, *ptep;
1518         vm_page_t m;
1519         vm_paddr_t pa;
1520
1521         pa = 0;
1522         m = NULL;
1523         PMAP_LOCK(pmap);
1524 retry:
1525         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1526         if (pde != 0) {
1527                 if (pde & PG_PS) {
1528                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1529                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1530                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1531                                         goto retry;
1532                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1533                                     (va & PDRMASK));
1534                                 vm_page_hold(m);
1535                         }
1536                 } else {
1537                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1538                         pte = *ptep;
1539                         pmap_pte_release(ptep);
1540                         if (pte != 0 &&
1541                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1542                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1543                                     &pa))
1544                                         goto retry;
1545                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1546                                 vm_page_hold(m);
1547                         }
1548                 }
1549         }
1550         PA_UNLOCK_COND(pa);
1551         PMAP_UNLOCK(pmap);
1552         return (m);
1553 }
1554
1555 /***************************************************
1556  * Low level mapping routines.....
1557  ***************************************************/
1558
1559 /*
1560  * Add a wired page to the kva.
1561  * Note: not SMP coherent.
1562  *
1563  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1564  */
1565 PMAP_INLINE void 
1566 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1567 {
1568         pt_entry_t *pte;
1569
1570         pte = vtopte(va);
1571         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1572 }
1573
1574 static __inline void
1575 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1576 {
1577         pt_entry_t *pte;
1578
1579         pte = vtopte(va);
1580         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Remove a page from the kernel pagetables.
1585  * Note: not SMP coherent.
1586  *
1587  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1588  */
1589 PMAP_INLINE void
1590 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1591 {
1592         pt_entry_t *pte;
1593
1594         pte = vtopte(va);
1595         pte_clear(pte);
1596 }
1597
1598 /*
1599  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1600  *      virtual address space.
1601  *
1602  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1603  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1604  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1605  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1606  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1607  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1608  *      region.
1609  */
1610 vm_offset_t
1611 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1612 {
1613         vm_offset_t va, sva;
1614         vm_paddr_t superpage_offset;
1615         pd_entry_t newpde;
1616
1617         va = *virt;
1618         /*
1619          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1620          * least one superpage mapping to be created?
1621          */ 
1622         superpage_offset = start & PDRMASK;
1623         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1624                 /*
1625                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1626                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1627                  */
1628                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1629                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1630                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1631                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1632         }
1633         sva = va;
1634         while (start < end) {
1635                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1636                     pseflag) {
1637                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1638                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1639                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1640                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1641                         va += NBPDR;
1642                         start += NBPDR;
1643                 } else {
1644                         pmap_kenter(va, start);
1645                         va += PAGE_SIZE;
1646                         start += PAGE_SIZE;
1647                 }
1648         }
1649         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1650         *virt = va;
1651         return (sva);
1652 }
1653
1654
1655 /*
1656  * Add a list of wired pages to the kva
1657  * this routine is only used for temporary
1658  * kernel mappings that do not need to have
1659  * page modification or references recorded.
1660  * Note that old mappings are simply written
1661  * over.  The page *must* be wired.
1662  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1663  */
1664 void
1665 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1666 {
1667         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1668         vm_page_t m;
1669
1670         oldpte = 0;
1671         pte = vtopte(sva);
1672         endpte = pte + count;
1673         while (pte < endpte) {
1674                 m = *ma++;
1675                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1676                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1677                         oldpte |= *pte;
1678                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1679                 }
1680                 pte++;
1681         }
1682         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1683                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1684                     PAGE_SIZE);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * This routine tears out page mappings from the
1689  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1690  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1691  */
1692 void
1693 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1694 {
1695         vm_offset_t va;
1696
1697         va = sva;
1698         while (count-- > 0) {
1699                 pmap_kremove(va);
1700                 va += PAGE_SIZE;
1701         }
1702         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1703 }
1704
1705 /***************************************************
1706  * Page table page management routines.....
1707  ***************************************************/
1708 static __inline void
1709 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1710 {
1711         vm_page_t m;
1712         int count;
1713
1714         for (count = 0; (m = SLIST_FIRST(free)) != NULL; count++) {
1715                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1716                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1717                 vm_page_free_toq(m);
1718         }
1719         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, count);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1724  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1725  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1726  */
1727 static __inline void
1728 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1729     boolean_t set_PG_ZERO)
1730 {
1731
1732         if (set_PG_ZERO)
1733                 m->flags |= PG_ZERO;
1734         else
1735                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1736         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1737 }
1738
1739 /*
1740  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1741  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1742  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1743  * ordered by this virtual address range.
1744  */
1745 static __inline int
1746 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1747 {
1748
1749         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1750         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1755  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1756  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1757  * specified virtual address.
1758  */
1759 static __inline vm_page_t
1760 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1761 {
1762
1763         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1764         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1769  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1770  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1771  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1772  */
1773 static inline boolean_t
1774 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1775 {
1776
1777         --m->wire_count;
1778         if (m->wire_count == 0) {
1779                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1780                 return (TRUE);
1781         } else
1782                 return (FALSE);
1783 }
1784
1785 static void
1786 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1787 {
1788         vm_offset_t pteva;
1789
1790         /*
1791          * unmap the page table page
1792          */
1793         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1794         --pmap->pm_stats.resident_count;
1795
1796         /*
1797          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1798          * take effect immediately.
1799          */
1800         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1801         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1802
1803         /* 
1804          * Put page on a list so that it is released after
1805          * *ALL* TLB shootdown is done
1806          */
1807         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * After removing a page table entry, this routine is used to
1812  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1813  */
1814 static int
1815 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1816 {
1817         pd_entry_t ptepde;
1818         vm_page_t mpte;
1819
1820         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1821                 return (0);
1822         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1823         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1824         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Initialize the pmap for the swapper process.
1829  */
1830 void
1831 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1832 {
1833
1834         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1835         /*
1836          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1837          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1838          * not need to be inserted into that list.
1839          */
1840         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1841 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1842         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1843 #endif
1844         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1845         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1846         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1847         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1848         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1849 }
1850
1851 /*
1852  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1853  * such as one in a vmspace structure.
1854  */
1855 int
1856 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1857 {
1858         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1859         vm_paddr_t pa;
1860         int i;
1861
1862         /*
1863          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1864          * page directory table.
1865          */
1866         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1867                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1868                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1869                         return (0);
1870 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1871                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1872                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1873                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1874                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1875                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1876                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1877 #endif
1878                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1879         }
1880         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1881             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1882
1883         /*
1884          * allocate the page directory page(s)
1885          */
1886         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1887                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1888                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1889                 if (m == NULL)
1890                         VM_WAIT;
1891                 else {
1892                         ptdpg[i++] = m;
1893                 }
1894         }
1895
1896         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1897
1898         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1899                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1900                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1901
1902         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1903         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1904         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1905         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1906         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1907
1908         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1909         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1910                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1911                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1912 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1913                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1914 #endif
1915         }
1916
1917         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1918         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1919         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1920
1921         return (1);
1922 }
1923
1924 /*
1925  * this routine is called if the page table page is not
1926  * mapped correctly.
1927  */
1928 static vm_page_t
1929 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1930 {
1931         vm_paddr_t ptepa;
1932         vm_page_t m;
1933
1934         /*
1935          * Allocate a page table page.
1936          */
1937         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1938             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1939                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1940                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1941                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1942                         VM_WAIT;
1943                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1944                         PMAP_LOCK(pmap);
1945                 }
1946
1947                 /*
1948                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1949                  * page may have been allocated.
1950                  */
1951                 return (NULL);
1952         }
1953         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1954                 pmap_zero_page(m);
1955
1956         /*
1957          * Map the pagetable page into the process address space, if
1958          * it isn't already there.
1959          */
1960
1961         pmap->pm_stats.resident_count++;
1962
1963         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1964         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1965                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1966
1967         return (m);
1968 }
1969
1970 static vm_page_t
1971 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1972 {
1973         u_int ptepindex;
1974         pd_entry_t ptepa;
1975         vm_page_t m;
1976
1977         /*
1978          * Calculate pagetable page index
1979          */
1980         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1981 retry:
1982         /*
1983          * Get the page directory entry
1984          */
1985         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1986
1987         /*
1988          * This supports switching from a 4MB page to a
1989          * normal 4K page.
1990          */
1991         if (ptepa & PG_PS) {
1992                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1993                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1994         }
1995
1996         /*
1997          * If the page table page is mapped, we just increment the
1998          * hold count, and activate it.
1999          */
2000         if (ptepa) {
2001                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2002                 m->wire_count++;
2003         } else {
2004                 /*
2005                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2006                  * been deallocated. 
2007                  */
2008                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2009                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2010                         goto retry;
2011         }
2012         return (m);
2013 }
2014
2015
2016 /***************************************************
2017 * Pmap allocation/deallocation routines.
2018  ***************************************************/
2019
2020 /*
2021  * Release any resources held by the given physical map.
2022  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2023  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2024  */
2025 void
2026 pmap_release(pmap_t pmap)
2027 {
2028         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2029         int i;
2030
2031         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2032             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2033             pmap->pm_stats.resident_count));
2034         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2035             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2036         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2037             ("releasing active pmap %p", pmap));
2038
2039         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2040         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2041         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2042
2043         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2044                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2045                     PG_FRAME);
2046
2047         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2048             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2049
2050         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2051
2052         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2053                 m = ptdpg[i];
2054 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2055                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2056                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2057 #endif
2058                 m->wire_count--;
2059                 vm_page_free_zero(m);
2060         }
2061         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, NPGPTD);
2062 }
2063
2064 static int
2065 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2066 {
2067         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2068
2069         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2070 }
2071 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2072     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2073
2074 static int
2075 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2076 {
2077         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2078
2079         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2080 }
2081 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2082     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2083
2084 /*
2085  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2086  */
2087 void
2088 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2089 {
2090         vm_paddr_t ptppaddr;
2091         vm_page_t nkpg;
2092         pd_entry_t newpdir;
2093
2094         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2095         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2096         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2097                 addr = kernel_map->max_offset;
2098         while (kernel_vm_end < addr) {
2099                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2100                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2101                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2102                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2103                                 break;
2104                         }
2105                         continue;
2106                 }
2107
2108                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2109                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2110                     VM_ALLOC_ZERO);
2111                 if (nkpg == NULL)
2112                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2113
2114                 nkpt++;
2115
2116                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2117                         pmap_zero_page(nkpg);
2118                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2119                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2120                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2121
2122                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2123                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2124                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2125                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2126                         break;
2127                 }
2128         }
2129 }
2130
2131
2132 /***************************************************
2133  * page management routines.
2134  ***************************************************/
2135
2136 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2137 CTASSERT(_NPCM == 11);
2138 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2139
2140 static __inline struct pv_chunk *
2141 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2142 {
2143
2144         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2145 }
2146
2147 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2148
2149 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2150 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2151
2152 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2153         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2154         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2155         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2156         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2157 };
2158
2159 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2160         "Current number of pv entries");
2161
2162 #ifdef PV_STATS
2163 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2164
2165 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2166         "Current number of pv entry chunks");
2167 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2168         "Current number of pv entry chunks allocated");
2169 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2170         "Current number of pv entry chunks frees");
2171 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2172         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2173
2174 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2175 static int pv_entry_spare;
2176
2177 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2178         "Current number of pv entry frees");
2179 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2180         "Current number of pv entry allocs");
2181 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2182         "Current number of spare pv entries");
2183 #endif
2184
2185 /*
2186  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2187  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2188  * another pv entry chunk.
2189  */
2190 static vm_page_t
2191 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2192 {
2193         struct pch newtail;
2194         struct pv_chunk *pc;
2195         struct md_page *pvh;
2196         pd_entry_t *pde;
2197         pmap_t pmap;
2198         pt_entry_t *pte, tpte;
2199         pv_entry_t pv;
2200         vm_offset_t va;
2201         vm_page_t m, m_pc;
2202         struct spglist free;
2203         uint32_t inuse;
2204         int bit, field, freed;
2205
2206         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2207         pmap = NULL;
2208         m_pc = NULL;
2209         SLIST_INIT(&free);
2210         TAILQ_INIT(&newtail);
2211         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2212             SLIST_EMPTY(&free))) {
2213                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2214                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2215                         if (pmap != NULL) {
2216                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2217                                 if (pmap != locked_pmap)
2218                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2219                         }
2220                         pmap = pc->pc_pmap;
2221                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2222                         if (pmap > locked_pmap)
2223                                 PMAP_LOCK(pmap);
2224                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2225                                 pmap = NULL;
2226                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2227                                 continue;
2228                         }
2229                 }
2230
2231                 /*
2232                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2233                  */
2234                 freed = 0;
2235                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2236                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2237                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2238                                 bit = bsfl(inuse);
2239                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2240                                 va = pv->pv_va;
2241                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2242                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2243                                         continue;
2244                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2245                                 tpte = *pte;
2246                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2247                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2248                                 pmap_pte_release(pte);
2249                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2250                                         continue;
2251                                 KASSERT(tpte != 0,
2252                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2253                                     pmap, va));
2254                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2255                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2256                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2257                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2258                                         vm_page_dirty(m);
2259                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2260                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2261                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2262                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2263                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2264                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2265                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2266                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2267                                                     PGA_WRITEABLE);
2268                                         }
2269                                 }
2270                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2271                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2272                                 freed++;
2273                         }
2274                 }
2275                 if (freed == 0) {
2276                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2277                         continue;
2278                 }
2279                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2280                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2281                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2282                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2283                 pv_entry_count -= freed;
2284                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2285                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2286                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2287                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2288                                     pc_list);
2289                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2290
2291                                 /*
2292                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2293                                  * sufficient.
2294                                  */
2295                                 if (pmap == locked_pmap)
2296                                         goto out;
2297                                 break;
2298                         }
2299                 if (field == _NPCM) {
2300                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2301                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2302                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2303                         /* Entire chunk is free; return it. */
2304                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2305                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2306                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2307                         break;
2308                 }
2309         }
2310 out:
2311         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2312         if (pmap != NULL) {
2313                 pmap_invalidate_all(pmap);
2314                 if (pmap != locked_pmap)
2315                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2316         }
2317         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2318                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2319                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2320                 /* Recycle a freed page table page. */
2321                 m_pc->wire_count = 1;
2322         }
2323         pmap_free_zero_pages(&free);
2324         return (m_pc);
2325 }
2326
2327 /*
2328  * free the pv_entry back to the free list
2329  */
2330 static void
2331 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2332 {
2333         struct pv_chunk *pc;
2334         int idx, field, bit;
2335
2336         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2337         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2338         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2339         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2340         pv_entry_count--;
2341         pc = pv_to_chunk(pv);
2342         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2343         field = idx / 32;
2344         bit = idx % 32;
2345         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2346         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2347                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2348                         /*
2349                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2350                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2351                          */
2352                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2353                             pc)) {
2354                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2355                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2356                                     pc_list);
2357                         }
2358                         return;
2359                 }
2360         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2361         free_pv_chunk(pc);
2362 }
2363
2364 static void
2365 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2366 {
2367         vm_page_t m;
2368
2369         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2370         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2371         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2372         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2373         /* entire chunk is free, return it */
2374         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2375         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2376         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2377         vm_page_free(m);
2378         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2379 }
2380
2381 /*
2382  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2383  * when needed.
2384  */
2385 static pv_entry_t
2386 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2387 {
2388         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2389         static struct timeval lastprint;
2390         int bit, field;
2391         pv_entry_t pv;
2392         struct pv_chunk *pc;
2393         vm_page_t m;
2394
2395         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2396         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2397         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2398         pv_entry_count++;
2399         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2400                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2401                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2402                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2403                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2404 retry:
2405         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2406         if (pc != NULL) {
2407                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2408                         if (pc->pc_map[field]) {
2409                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2410                                 break;
2411                         }
2412                 }
2413                 if (field < _NPCM) {
2414                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2415                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2416                         /* If this was the last item, move it to tail */
2417                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2418                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2419                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2420                                         return (pv);    /* not full, return */
2421                                 }
2422                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2423                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2424                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2425                         return (pv);
2426                 }
2427         }
2428         /*
2429          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2430          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2431          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2432          */
2433         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2434             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2435                 if (try) {
2436                         pv_entry_count--;
2437                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2438                         return (NULL);
2439                 }
2440                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2441                 if (m == NULL)
2442                         goto retry;
2443         }
2444         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2445         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2446         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2447         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2448         pc->pc_pmap = pmap;
2449         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2450         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2451                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2452         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2453         pv = &pc->pc_pventry[0];
2454         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2455         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2456         return (pv);
2457 }
2458
2459 static __inline pv_entry_t
2460 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2461 {
2462         pv_entry_t pv;
2463
2464         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2465         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2466                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2467                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2468                         break;
2469                 }
2470         }
2471         return (pv);
2472 }
2473
2474 static void
2475 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2476 {
2477         struct md_page *pvh;
2478         pv_entry_t pv;
2479         vm_offset_t va_last;
2480         vm_page_t m;
2481
2482         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2483         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2484             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2485
2486         /*
2487          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2488          * page's pv list.
2489          */
2490         pvh = pa_to_pvh(pa);
2491         va = trunc_4mpage(va);
2492         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2493         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2494         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2495         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2496         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2497         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2498         do {
2499                 m++;
2500                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2501                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2502                 va += PAGE_SIZE;
2503                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2504         } while (va < va_last);
2505 }
2506
2507 static void
2508 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2509 {
2510         struct md_page *pvh;
2511         pv_entry_t pv;
2512         vm_offset_t va_last;
2513         vm_page_t m;
2514
2515         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2516         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2517             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2518
2519         /*
2520          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2521          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2522          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2523          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2524          * removes one of the mappings that is being promoted.
2525          */
2526         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2527         va = trunc_4mpage(va);
2528         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2529         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2530         pvh = pa_to_pvh(pa);
2531         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2532         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2533         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2534         do {
2535                 m++;
2536                 va += PAGE_SIZE;
2537                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2538         } while (va < va_last);
2539 }
2540
2541 static void
2542 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2543 {
2544         pv_entry_t pv;
2545
2546         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2547         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2548         free_pv_entry(pmap, pv);
2549 }
2550
2551 static void
2552 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2553 {
2554         struct md_page *pvh;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2558         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2559                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2560                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2561                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2562         }
2563 }
2564
2565 /*
2566  * Create a pv entry for page at pa for
2567  * (pmap, va).
2568  */
2569 static void
2570 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2571 {
2572         pv_entry_t pv;
2573
2574         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2575         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2576         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2577         pv->pv_va = va;
2578         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Conditionally create a pv entry.
2583  */
2584 static boolean_t
2585 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2586 {
2587         pv_entry_t pv;
2588
2589         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2590         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2591         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2592             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2593                 pv->pv_va = va;
2594                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2595                 return (TRUE);
2596         } else
2597                 return (FALSE);
2598 }
2599
2600 /*
2601  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2602  */
2603 static boolean_t
2604 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2605 {
2606         struct md_page *pvh;
2607         pv_entry_t pv;
2608
2609         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2610         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2611             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2612                 pv->pv_va = va;
2613                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2614                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2615                 return (TRUE);
2616         } else
2617                 return (FALSE);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2622  */
2623 static void
2624 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2625 {
2626         pt_entry_t *pte;
2627
2628         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2629                 *pte = newpte;  
2630                 newpte += PAGE_SIZE;
2631         }
2632 }
2633
2634 /*
2635  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2636  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2637  */
2638 static boolean_t
2639 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2640 {
2641         pd_entry_t newpde, oldpde;
2642         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2643         vm_paddr_t mptepa;
2644         vm_page_t mpte;
2645         struct spglist free;
2646         vm_offset_t sva;
2647
2648         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2649         oldpde = *pde;
2650         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2651             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2652         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2653             NULL) {
2654                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2655                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2656                     " is missing"));
2657
2658                 /*
2659                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2660                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2661                  * allocation of the new page table page fails.
2662                  */
2663                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2664                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2665                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2666                         SLIST_INIT(&free);
2667                         sva = trunc_4mpage(va);
2668                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2669                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2670                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2671                         pmap_free_zero_pages(&free);
2672                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2673                             " in pmap %p", va, pmap);
2674                         return (FALSE);
2675                 }
2676                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2677                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2678         }
2679         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2680
2681         /*
2682          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2683          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2684          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2685          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2686          */
2687         if (va >= KERNBASE)
2688                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2689         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2690                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2691                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2692 #ifdef SMP
2693                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2694 #endif
2695                         invlcaddr(PADDR1);
2696                         PMAP1changed++;
2697                 } else
2698 #ifdef SMP
2699                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2700                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2701                         invlcaddr(PADDR1);
2702                         PMAP1changedcpu++;
2703                 } else
2704 #endif
2705                         PMAP1unchanged++;
2706                 firstpte = PADDR1;
2707         } else {
2708                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2709                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2710                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2711                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2712                 }
2713                 firstpte = PADDR2;
2714         }
2715         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2716         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2717             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2718         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2719             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2720         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2721         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2722                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2723
2724         /*
2725          * If the page table page is new, initialize it.
2726          */
2727         if (mpte->wire_count == 1) {
2728                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2729                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2730         }
2731         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2732             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2733             " addresses"));
2734
2735         /*
2736          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2737          * entries.
2738          */ 
2739         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2740                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2741         
2742         /*
2743          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2744          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2745          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2746          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2747          * the read above and the store below. 
2748          */
2749         if (workaround_erratum383)
2750                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2751         else if (pmap == kernel_pmap)
2752                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2753         else
2754                 pde_store(pde, newpde); 
2755         if (firstpte == PADDR2)
2756                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2757
2758         /*
2759          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2760          */
2761         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2762
2763         /*
2764          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2765          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2766          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2767          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2768          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2769          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2770          * the 2mpage to referencing the page table page.
2771          */
2772         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2773                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2774
2775         pmap_pde_demotions++;
2776         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2777             " in pmap %p", va, pmap);
2778         return (TRUE);
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2783  */
2784 static void
2785 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2786 {
2787         pd_entry_t newpde;
2788         vm_paddr_t mptepa;
2789         vm_page_t mpte;
2790
2791         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2792         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2793         if (mpte == NULL)
2794                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2795
2796         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2797         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2798
2799         /*
2800          * Initialize the page table page.
2801          */
2802         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2803
2804         /*
2805          * Remove the mapping.
2806          */
2807         if (workaround_erratum383)
2808                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2809         else 
2810                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2811
2812         /*
2813          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2814          */
2815         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2816 }
2817
2818 /*
2819  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2820  */
2821 static void
2822 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2823     struct spglist *free)
2824 {
2825         struct md_page *pvh;
2826         pd_entry_t oldpde;
2827         vm_offset_t eva, va;
2828         vm_page_t m, mpte;
2829
2830         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2831         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2832             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2833         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2834         if (oldpde & PG_W)
2835                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2836
2837         /*
2838          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2839          * PG_G.
2840          */
2841         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2842                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2843
2844         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2845         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2846                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2847                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2848                 eva = sva + NBPDR;
2849                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2850                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2851                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2852                                 vm_page_dirty(m);
2853                         if (oldpde & PG_A)
2854                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2855                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2856                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2857                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2858                 }
2859         }
2860         if (pmap == kernel_pmap) {
2861                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2862         } else {
2863                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2864                 if (mpte != NULL) {
2865                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2866                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2867                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2868                         mpte->wire_count = 0;
2869                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2870                 }
2871         }
2872 }
2873
2874 /*
2875  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2876  */
2877 static int
2878 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2879     struct spglist *free)
2880 {
2881         pt_entry_t oldpte;
2882         vm_page_t m;
2883
2884         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2885         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2886         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2887         KASSERT(oldpte != 0,
2888             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2889         if (oldpte & PG_W)
2890                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2891         /*
2892          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2893          * PG_G.
2894          */
2895         if (oldpte & PG_G)
2896                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2897         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2898         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2899                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2900                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2901                         vm_page_dirty(m);
2902                 if (oldpte & PG_A)
2903                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2904                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2905         }
2906         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Remove a single page from a process address space
2911  */
2912 static void
2913 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2914 {
2915         pt_entry_t *pte;
2916
2917         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2918         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2919         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2920         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2921                 return;
2922         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2923         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2924 }
2925
2926 /*
2927  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2928  *
2929  *      It is assumed that the start and end are properly
2930  *      rounded to the page size.
2931  */
2932 void
2933 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2934 {
2935         vm_offset_t pdnxt;
2936         pd_entry_t ptpaddr;
2937         pt_entry_t *pte;
2938         struct spglist free;
2939         int anyvalid;
2940
2941         /*
2942          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2943          */
2944         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2945                 return;
2946
2947         anyvalid = 0;
2948         SLIST_INIT(&free);
2949
2950         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2951         sched_pin();
2952         PMAP_LOCK(pmap);
2953
2954         /*
2955          * special handling of removing one page.  a very
2956          * common operation and easy to short circuit some
2957          * code.
2958          */
2959         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2960             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2961                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2962                 goto out;
2963         }
2964
2965         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2966                 u_int pdirindex;
2967
2968                 /*
2969                  * Calculate index for next page table.
2970                  */
2971                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2972                 if (pdnxt < sva)
2973                         pdnxt = eva;
2974                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2975                         break;
2976
2977                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2978                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2979
2980                 /*
2981                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2982                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2983                  */
2984                 if (ptpaddr == 0)
2985                         continue;
2986
2987                 /*
2988                  * Check for large page.
2989                  */
2990                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2991                         /*
2992                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2993                          * demote the mapping and fall through.
2994                          */
2995                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2996                                 /*
2997                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2998                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2999                                  */
3000                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3001                                         anyvalid = 1;
3002                                 pmap_remove_pde(pmap,
3003                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3004                                 continue;
3005                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3006                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3007                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3008                                 continue;
3009                         }
3010                 }
3011
3012                 /*
3013                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3014                  * by the current page table page, or to the end of the
3015                  * range being removed.
3016                  */
3017                 if (pdnxt > eva)
3018                         pdnxt = eva;
3019
3020                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3021                     sva += PAGE_SIZE) {
3022                         if (*pte == 0)
3023                                 continue;
3024
3025                         /*
3026                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3027                          * by pmap_remove_pte().
3028                          */
3029                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3030                                 anyvalid = 1;
3031                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3032                                 break;
3033                 }
3034         }
3035 out:
3036         sched_unpin();
3037         if (anyvalid)
3038                 pmap_invalidate_all(pmap);
3039         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3040         PMAP_UNLOCK(pmap);
3041         pmap_free_zero_pages(&free);
3042 }
3043
3044 /*
3045  *      Routine:        pmap_remove_all
3046  *      Function:
3047  *              Removes this physical page from
3048  *              all physical maps in which it resides.
3049  *              Reflects back modify bits to the pager.
3050  *
3051  *      Notes:
3052  *              Original versions of this routine were very
3053  *              inefficient because they iteratively called
3054  *              pmap_remove (slow...)
3055  */
3056
3057 void
3058 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3059 {
3060         struct md_page *pvh;
3061         pv_entry_t pv;
3062         pmap_t pmap;
3063         pt_entry_t *pte, tpte;
3064         pd_entry_t *pde;
3065         vm_offset_t va;
3066         struct spglist free;
3067
3068         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3069             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3070         SLIST_INIT(&free);
3071         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3072         sched_pin();
3073         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3074                 goto small_mappings;
3075         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3076         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3077                 va = pv->pv_va;
3078                 pmap = PV_PMAP(pv);
3079                 PMAP_LOCK(pmap);
3080                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3081                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3082                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3083         }
3084 small_mappings:
3085         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3086                 pmap = PV_PMAP(pv);
3087                 PMAP_LOCK(pmap);
3088                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3089                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3090                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3091                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3092                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3093                 tpte = pte_load_clear(pte);
3094                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3095                     pmap, pv->pv_va));
3096                 if (tpte & PG_W)
3097                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3098                 if (tpte & PG_A)
3099                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3100
3101                 /*
3102                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3103                  */
3104                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3105                         vm_page_dirty(m);
3106                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3107                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3108                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3109                 free_pv_entry(pmap, pv);
3110                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3111         }
3112         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3113         sched_unpin();
3114         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3115         pmap_free_zero_pages(&free);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3120  */
3121 static boolean_t
3122 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3123 {
3124         pd_entry_t newpde, oldpde;
3125         vm_offset_t eva, va;
3126         vm_page_t m;
3127         boolean_t anychanged;
3128
3129         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3130         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3131             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3132         anychanged = FALSE;
3133 retry:
3134         oldpde = newpde = *pde;
3135         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3136             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3137                 eva = sva + NBPDR;
3138                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3139                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3140                         vm_page_dirty(m);
3141         }
3142         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3143                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3144 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3145         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3146                 newpde |= pg_nx;
3147 #endif
3148         if (newpde != oldpde) {
3149                 /*
3150                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3151                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3152                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3153                  */
3154                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3155                         goto retry;
3156                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3157                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3158                 else
3159                         anychanged = TRUE;
3160         }
3161         return (anychanged);
3162 }
3163
3164 /*
3165  *      Set the physical protection on the
3166  *      specified range of this map as requested.
3167  */
3168 void
3169 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3170 {
3171         vm_offset_t pdnxt;
3172         pd_entry_t ptpaddr;
3173         pt_entry_t *pte;
3174         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3175
3176         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3177         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3178                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3179                 return;
3180         }
3181
3182 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3183         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3184             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3185                 return;
3186 #else
3187         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3188                 return;
3189 #endif
3190
3191         if (pmap_is_current(pmap))
3192                 pv_lists_locked = FALSE;
3193         else {
3194                 pv_lists_locked = TRUE;
3195 resume:
3196                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3197                 sched_pin();
3198         }
3199         anychanged = FALSE;
3200
3201         PMAP_LOCK(pmap);
3202         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3203                 pt_entry_t obits, pbits;
3204                 u_int pdirindex;
3205
3206                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3207                 if (pdnxt < sva)
3208                         pdnxt = eva;
3209
3210                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3211                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3212
3213                 /*
3214                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3215                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3216                  */
3217                 if (ptpaddr == 0)
3218                         continue;
3219
3220                 /*
3221                  * Check for large page.
3222                  */
3223                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3224                         /*
3225                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3226                          * demote the mapping and fall through.
3227                          */
3228                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3229                                 /*
3230                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3231                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3232                                  */
3233                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3234                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3235                                         anychanged = TRUE;
3236                                 continue;
3237                         } else {
3238                                 if (!pv_lists_locked) {
3239                                         pv_lists_locked = TRUE;
3240                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3241                                                 if (anychanged)
3242                                                         pmap_invalidate_all(
3243                                                             pmap);
3244                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3245                                                 goto resume;
3246                                         }
3247                                         sched_pin();
3248                                 }
3249                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3250                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3251                                         /*
3252                                          * The large page mapping was
3253                                          * destroyed.
3254                                          */
3255                                         continue;
3256                                 }
3257                         }
3258                 }
3259
3260                 if (pdnxt > eva)
3261                         pdnxt = eva;
3262
3263                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3264                     sva += PAGE_SIZE) {
3265                         vm_page_t m;
3266
3267 retry:
3268                         /*
3269                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3270                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3271                          * significant 32 bits.
3272                          */
3273                         obits = pbits = *pte;
3274                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3275                                 continue;
3276
3277                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3278                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3279                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3280                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3281                                         vm_page_dirty(m);
3282                                 }
3283                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3284                         }
3285 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3286                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3287                                 pbits |= pg_nx;
3288 #endif
3289
3290                         if (pbits != obits) {
3291 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3292                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3293                                         goto retry;
3294 #else
3295                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3296                                     pbits))
3297                                         goto retry;
3298 #endif
3299                                 if (obits & PG_G)
3300                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3301                                 else
3302                                         anychanged = TRUE;
3303                         }
3304                 }
3305         }
3306         if (anychanged)
3307                 pmap_invalidate_all(pmap);
3308         if (pv_lists_locked) {
3309                 sched_unpin();
3310                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3311         }
3312         PMAP_UNLOCK(pmap);
3313 }
3314
3315 /*
3316  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3317  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3318  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3319  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3320  * mappings must have identical characteristics.
3321  *
3322  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3323  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3324  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3325  * pmap.
3326  */
3327 static void
3328 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3329 {
3330         pd_entry_t newpde;
3331         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3332         vm_offset_t oldpteva;
3333         vm_page_t mpte;
3334
3335         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3336
3337         /*
3338          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3339          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3340          * within a 2- or 4MB page.
3341          */
3342         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3343 setpde:
3344         newpde = *firstpte;
3345         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3346                 pmap_pde_p_failures++;
3347                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3348                     " in pmap %p", va, pmap);
3349                 return;
3350         }
3351         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3352                 pmap_pde_p_failures++;
3353                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3354                     " in pmap %p", va, pmap);
3355                 return;
3356         }
3357         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3358                 /*
3359                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3360                  * a TLB invalidation.
3361                  */
3362                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3363                     ~PG_RW))  
3364                         goto setpde;
3365                 newpde &= ~PG_RW;
3366         }
3367
3368         /* 
3369          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3370          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3371          * characteristics to the first PTE.
3372          */
3373         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3374         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3375 setpte:
3376                 oldpte = *pte;
3377                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3378                         pmap_pde_p_failures++;
3379                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3380                             " in pmap %p", va, pmap);
3381                         return;
3382                 }
3383                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3384                         /*
3385                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3386                          * without a TLB invalidation.
3387                          */
3388                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3389                             oldpte & ~PG_RW))
3390                                 goto setpte;
3391                         oldpte &= ~PG_RW;
3392                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3393                             (va & ~PDRMASK);
3394                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3395                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3396                 }
3397                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3398                         pmap_pde_p_failures++;
3399                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3400                             " in pmap %p", va, pmap);
3401                         return;
3402                 }
3403                 pa -= PAGE_SIZE;
3404         }
3405
3406         /*
3407          * Save the page table page in its current state until the PDE
3408          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3409          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3410          */
3411         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3412         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3413             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3414             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3415         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3416             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3417         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3418                 pmap_pde_p_failures++;
3419                 CTR2(KTR_PMAP,
3420                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3421                     pmap);
3422                 return;
3423         }
3424
3425         /*
3426          * Promote the pv entries.
3427          */
3428         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3429                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3430
3431         /*
3432          * Propagate the PAT index to its proper position.
3433          */
3434         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3435                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3436
3437         /*
3438          * Map the superpage.
3439          */
3440         if (workaround_erratum383)
3441                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3442         else if (pmap == kernel_pmap)
3443                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3444         else
3445                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3446
3447         pmap_pde_promotions++;
3448         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3449             " in pmap %p", va, pmap);
3450 }
3451
3452 /*
3453  *      Insert the given physical page (p) at
3454  *      the specified virtual address (v) in the
3455  *      target physical map with the protection requested.
3456  *
3457  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3458  *      that the related pte can not be reclaimed.
3459  *
3460  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3461  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3462  *      insert this page into the given map NOW.
3463  */
3464 int
3465 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3466     u_int flags, int8_t psind)
3467 {
3468         pd_entry_t *pde;
3469         pt_entry_t *pte;
3470         pt_entry_t newpte, origpte;
3471         pv_entry_t pv;
3472         vm_paddr_t opa, pa;
3473         vm_page_t mpte, om;
3474         boolean_t invlva, wired;
3475
3476         va = trunc_page(va);
3477         mpte = NULL;
3478         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3479
3480         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3481         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3482             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3483             va));
3484         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3485                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3486
3487         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3488         PMAP_LOCK(pmap);
3489         sched_pin();
3490
3491         pde = pmap_pde(pmap, va);
3492         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3493                 /*
3494                  * va is for UVA.
3495                  * In the case that a page table page is not resident,
3496                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3497                  * demotion.
3498                  */
3499                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3500                 if (mpte == NULL) {
3501                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3502                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3503                         sched_unpin();
3504                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3505                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3506                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3507                 }
3508         } else {
3509                 /*
3510                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3511                  * to install a page table page.  PG_V is also
3512                  * asserted by pmap_demote_pde().
3513                  */
3514                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3515                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3516                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3517                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3518                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3519         }
3520         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3521
3522         /*
3523          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3524          * happen.  We should have either allocated the page table
3525          * page or demoted the existing mapping above.
3526          */
3527         if (pte == NULL) {
3528                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3529                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3530         }
3531
3532         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3533         om = NULL;
3534         origpte = *pte;
3535         opa = origpte & PG_FRAME;
3536
3537         /*
3538          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3539          */
3540         if (origpte && (opa == pa)) {
3541                 /*
3542                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3543                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3544                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3545                  * the PT page will be also.
3546                  */
3547                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3548                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3549                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3550                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3551
3552                 /*
3553                  * Remove extra pte reference
3554                  */
3555                 if (mpte)
3556                         mpte->wire_count--;
3557
3558                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3559                         om = m;
3560                         pa |= PG_MANAGED;
3561                 }
3562                 goto validate;
3563         } 
3564
3565         pv = NULL;
3566
3567         /*
3568          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3569          * handle validating new mapping.
3570          */
3571         if (opa) {
3572                 if (origpte & PG_W)
3573                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3574                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3575                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3576                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3577                 }
3578                 if (mpte != NULL) {
3579                         mpte->wire_count--;
3580                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3581                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3582                              " va: 0x%x", va));
3583                 }
3584         } else
3585                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3586
3587         /*
3588          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3589          */
3590         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3591                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3592                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3593                 if (pv == NULL)
3594                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3595                 pv->pv_va = va;
3596                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3597                 pa |= PG_MANAGED;
3598         } else if (pv != NULL)
3599                 free_pv_entry(pmap, pv);
3600
3601         /*
3602          * Increment counters
3603          */
3604         if (wired)
3605                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3606
3607 validate:
3608         /*
3609          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3610          */
3611         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3612         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3613                 newpte |= PG_RW;
3614                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3615                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3616         }
3617 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3618         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3619                 newpte |= pg_nx;
3620 #endif
3621         if (wired)
3622                 newpte |= PG_W;
3623         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3624                 newpte |= PG_U;
3625         if (pmap == kernel_pmap)
3626                 newpte |= pgeflag;
3627
3628         /*
3629          * if the mapping or permission bits are different, we need
3630          * to update the pte.
3631          */
3632         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3633                 newpte |= PG_A;
3634                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3635                         newpte |= PG_M;
3636                 if (origpte & PG_V) {
3637                         invlva = FALSE;
3638                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3639                         if (origpte & PG_A) {
3640                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3641                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3642                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3643                                         invlva = TRUE;
3644 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3645                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3646                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3647                                         invlva = TRUE;
3648 #endif
3649                         }
3650                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3651                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3652                                         vm_page_dirty(om);
3653                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3654                                         invlva = TRUE;
3655                         }
3656                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3657                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3658                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3659                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3660                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3661                         if (invlva)
3662                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3663                 } else
3664                         pte_store(pte, newpte);
3665         }
3666
3667         /*
3668          * If both the page table page and the reservation are fully
3669          * populated, then attempt promotion.
3670          */
3671         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3672             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3673             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3674                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3675
3676         sched_unpin();
3677         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3678         PMAP_UNLOCK(pmap);
3679         return (KERN_SUCCESS);
3680 }
3681
3682 /*
3683  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3684  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3685  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3686  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3687  */
3688 static boolean_t
3689 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3690 {
3691         pd_entry_t *pde, newpde;
3692
3693         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3694         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3695         pde = pmap_pde(pmap, va);
3696         if (*pde != 0) {
3697                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3698                     " in pmap %p", va, pmap);
3699                 return (FALSE);
3700         }
3701         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3702             PG_PS | PG_V;
3703         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3704                 newpde |= PG_MANAGED;
3705
3706                 /*
3707                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3708                  */
3709                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3710                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3711                             " in pmap %p", va, pmap);
3712                         return (FALSE);
3713                 }
3714         }
3715 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3716         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3717                 newpde |= pg_nx;
3718 #endif
3719         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3720                 newpde |= PG_U;
3721
3722         /*
3723          * Increment counters.
3724          */
3725         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3726
3727         /*
3728          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3729          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3730          */
3731         pde_store(pde, newpde);
3732
3733         pmap_pde_mappings++;
3734         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3735             " in pmap %p", va, pmap);
3736         return (TRUE);
3737 }
3738
3739 /*
3740  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3741  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3742  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3743  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3744  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3745  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3746  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3747  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3748  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3749  * corresponding offset from m_start are mapped.
3750  */
3751 void
3752 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3753     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3754 {
3755         vm_offset_t va;
3756         vm_page_t m, mpte;
3757         vm_pindex_t diff, psize;
3758
3759         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3760
3761         psize = atop(end - start);
3762         mpte = NULL;
3763         m = m_start;
3764         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3765         PMAP_LOCK(pmap);
3766         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3767                 va = start + ptoa(diff);
3768                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3769                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3770                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3771                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3772                 else
3773                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3774                             mpte);
3775                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3776         }
3777         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3778         PMAP_UNLOCK(pmap);
3779 }
3780
3781 /*
3782  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3783  * 1. Current pmap & pmap exists.
3784  * 2. Not wired.
3785  * 3. Read access.
3786  * 4. No page table pages.
3787  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3788  */
3789
3790 void
3791 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3792 {
3793
3794         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3795         PMAP_LOCK(pmap);
3796         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3797         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3798         PMAP_UNLOCK(pmap);
3799 }
3800
3801 static vm_page_t
3802 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3803     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3804 {
3805         pt_entry_t *pte;
3806         vm_paddr_t pa;
3807         struct spglist free;
3808
3809         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3810             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3811             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3812         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3813         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3814
3815         /*
3816          * In the case that a page table page is not
3817          * resident, we are creating it here.
3818          */
3819         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3820                 u_int ptepindex;
3821                 pd_entry_t ptepa;
3822
3823                 /*
3824                  * Calculate pagetable page index
3825                  */
3826                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3827                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3828                         mpte->wire_count++;
3829                 } else {
3830                         /*
3831                          * Get the page directory entry
3832                          */
3833                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3834
3835                         /*
3836                          * If the page table page is mapped, we just increment
3837                          * the hold count, and activate it.
3838                          */
3839                         if (ptepa) {
3840                                 if (ptepa & PG_PS)
3841                                         return (NULL);
3842                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3843                                 mpte->wire_count++;
3844                         } else {
3845                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3846                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3847                                 if (mpte == NULL)
3848                                         return (mpte);
3849                         }
3850                 }
3851         } else {
3852                 mpte = NULL;
3853         }
3854
3855         /*
3856          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3857          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3858          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3859          * But that isn't as quick as vtopte.
3860          */
3861         pte = vtopte(va);
3862         if (*pte) {
3863                 if (mpte != NULL) {
3864                         mpte->wire_count--;
3865                         mpte = NULL;
3866                 }
3867                 return (mpte);
3868         }
3869
3870         /*
3871          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3872          */
3873         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3874             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3875                 if (mpte != NULL) {
3876                         SLIST_INIT(&free);
3877                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3878                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3879                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3880                         }
3881                         
3882                         mpte = NULL;
3883                 }
3884                 return (mpte);
3885         }
3886
3887         /*
3888          * Increment counters
3889          */
3890         pmap->pm_stats.resident_count++;
3891
3892         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3893 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3894         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3895                 pa |= pg_nx;
3896 #endif
3897
3898         /*
3899          * Now validate mapping with RO protection
3900          */
3901         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3902                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3903         else
3904                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3905         return (mpte);
3906 }
3907
3908 /*
3909  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3910  * to be used for panic dumps.
3911  */
3912 void *
3913 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3914 {
3915         vm_offset_t va;
3916
3917         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3918         pmap_kenter(va, pa);
3919         invlpg(va);
3920         return ((void *)crashdumpmap);
3921 }
3922
3923 /*
3924  * This code maps large physical mmap regions into the
3925  * processor address space.  Note that some shortcuts
3926  * are taken, but the code works.
3927  */
3928 void
3929 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3930     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3931 {
3932         pd_entry_t *pde;
3933         vm_paddr_t pa, ptepa;
3934         vm_page_t p;
3935         int pat_mode;
3936
3937         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3938         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3939             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3940         if (pseflag && 
3941             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3942                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3943                         return;
3944                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3945                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3946                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3947                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3948
3949                 /*
3950                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3951                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3952                  */
3953                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3954                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3955                         return;
3956
3957                 /*
3958                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3959                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3960                  * memory attributes.
3961                  */
3962                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3963                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3964                     pa += PAGE_SIZE) {
3965                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3966                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3967                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3968                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3969                                 return;
3970                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3971                 }
3972
3973                 /*
3974                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3975                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3976                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3977                  */
3978                 PMAP_LOCK(pmap);
3979                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3980                     size; pa += NBPDR) {
3981                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3982                         if (*pde == 0) {
3983                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3984                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3985                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3986                                     PAGE_SIZE;
3987                                 pmap_pde_mappings++;
3988                         }
3989                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3990                         addr += NBPDR;
3991                 }
3992                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3993         }
3994 }
3995
3996 /*
3997  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3998  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3999  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4000  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4001  *
4002  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4003  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4004  */
4005 void
4006 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4007 {
4008         vm_offset_t pdnxt;
4009         pd_entry_t *pde;
4010         pt_entry_t *pte;
4011         boolean_t pv_lists_locked;
4012
4013         if (pmap_is_current(pmap))
4014                 pv_lists_locked = FALSE;
4015         else {
4016                 pv_lists_locked = TRUE;
4017 resume:
4018                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4019                 sched_pin();
4020         }
4021         PMAP_LOCK(pmap);
4022         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4023                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4024                 if (pdnxt < sva)
4025                         pdnxt = eva;
4026                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4027                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4028                         continue;
4029                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4030                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4031                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4032                                     (uintmax_t)*pde);
4033
4034                         /*
4035                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4036                          * demote the mapping and fall through.
4037                          */
4038                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4039                                 /*
4040                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4041                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4042                                  * significant 32 bits.
4043                                  */
4044                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4045                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4046                                     PAGE_SIZE;
4047                                 continue;
4048                         } else {
4049                                 if (!pv_lists_locked) {
4050                                         pv_lists_locked = TRUE;
4051                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4052                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4053                                                 /* Repeat sva. */
4054                                                 goto resume;
4055                                         }
4056                                         sched_pin();
4057                                 }
4058                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4059                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4060                         }
4061                 }
4062                 if (pdnxt > eva)
4063                         pdnxt = eva;
4064                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4065                     sva += PAGE_SIZE) {
4066                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4067                                 continue;
4068                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4069                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4070                                     (uintmax_t)*pte);
4071
4072                         /*
4073                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4074                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4075                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4076                          *
4077                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4078                          */
4079                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4080                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4081                 }
4082         }
4083         if (pv_lists_locked) {
4084                 sched_unpin();
4085                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4086         }
4087         PMAP_UNLOCK(pmap);
4088 }
4089
4090
4091 /*
4092  *      Copy the range specified by src_addr/len
4093  *      from the source map to the range dst_addr/len
4094  *      in the destination map.
4095  *
4096  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4097  */
4098
4099 void
4100 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4101     vm_offset_t src_addr)
4102 {
4103         struct spglist free;
4104         vm_offset_t addr;
4105         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4106         vm_offset_t pdnxt;
4107
4108         if (dst_addr != src_addr)
4109                 return;
4110
4111         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4112                 return;
4113
4114         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4115         if (dst_pmap < src_pmap) {
4116                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4117                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4118         } else {
4119                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4120                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4121         }
4122         sched_pin();
4123         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4124                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4125                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4126                 pd_entry_t srcptepaddr;
4127                 u_int ptepindex;
4128
4129                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4130                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4131
4132                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4133                 if (pdnxt < addr)
4134                         pdnxt = end_addr;
4135                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4136
4137                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4138                 if (srcptepaddr == 0)
4139                         continue;
4140                         
4141                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4142                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4143                                 continue;
4144                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4145                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4146                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4147                             PG_PS_FRAME))) {
4148                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4149                                     ~PG_W;
4150                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4151                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4152                                 pmap_pde_mappings++;
4153                         }
4154                         continue;
4155                 }
4156
4157                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4158                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4159                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4160
4161                 if (pdnxt > end_addr)
4162                         pdnxt = end_addr;
4163
4164                 src_pte = vtopte(addr);
4165                 while (addr < pdnxt) {
4166                         pt_entry_t ptetemp;
4167                         ptetemp = *src_pte;
4168                         /*
4169                          * we only virtual copy managed pages
4170                          */
4171                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4172                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4173                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4174                                 if (dstmpte == NULL)
4175                                         goto out;
4176                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4177                                 if (*dst_pte == 0 &&
4178                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4179                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4180                                         /*
4181                                          * Clear the wired, modified, and
4182                                          * accessed (referenced) bits
4183                                          * during the copy.
4184                                          */
4185                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4186                                             PG_A);
4187                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4188                                 } else {
4189                                         SLIST_INIT(&free);
4190                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4191                                             &free)) {
4192                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4193                                                     addr);
4194                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4195                                         }
4196                                         goto out;
4197                                 }
4198                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4199                                         break;
4200                         }
4201                         addr += PAGE_SIZE;
4202                         src_pte++;
4203                 }
4204         }
4205 out:
4206         sched_unpin();
4207         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4208         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4209         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4210 }       
4211
4212 /*
4213  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4214  */
4215 static __inline void
4216 pagezero(void *page)
4217 {
4218 #if defined(I686_CPU)
4219         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4220                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4221                         sse2_pagezero(page);
4222                 else
4223                         i686_pagezero(page);
4224         } else
4225 #endif
4226                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4227 }
4228
4229 /*
4230  * Zero the specified hardware page.
4231  */
4232 void
4233 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4234 {
4235         pt_entry_t *cmap_pte2;
4236         struct pcpu *pc;
4237
4238         sched_pin();
4239         pc = get_pcpu();
4240         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4241         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4242         if (*cmap_pte2)
4243                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4244         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4245             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4246         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4247         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4248         *cmap_pte2 = 0;
4249
4250         /*
4251          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4252          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4253          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4254          */
4255         sched_unpin();
4256         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4257 }
4258
4259 /*
4260  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4261  * cover an area beyond a single hardware page.
4262  */
4263 void
4264 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4265 {
4266         pt_entry_t *cmap_pte2;
4267         struct pcpu *pc;
4268
4269         sched_pin();
4270         pc = get_pcpu();
4271         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4272         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4273         if (*cmap_pte2)
4274                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4275         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4276             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4277         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4278         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4279                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4280         else
4281                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4282         *cmap_pte2 = 0;
4283         sched_unpin();
4284         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4285 }
4286
4287 /*
4288  * Copy 1 specified hardware page to another.
4289  */
4290 void
4291 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4292 {
4293         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4294         struct pcpu *pc;
4295
4296         sched_pin();
4297         pc = get_pcpu();
4298         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4299         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4300         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4301         if (*cmap_pte1)
4302                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4303         if (*cmap_pte2)
4304                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4305         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4306             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4307         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4308         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4309             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4310         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4311         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4312         *cmap_pte1 = 0;
4313         *cmap_pte2 = 0;
4314         sched_unpin();
4315         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4316 }
4317
4318 int unmapped_buf_allowed = 1;
4319
4320 void
4321 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4322     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4323 {
4324         vm_page_t a_pg, b_pg;
4325         char *a_cp, *b_cp;
4326         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4327         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4328         struct pcpu *pc;
4329         int cnt;
4330
4331         sched_pin();
4332         pc = get_pcpu();
4333         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4334         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4335         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4336         if (*cmap_pte1 != 0)
4337                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4338         if (*cmap_pte2 != 0)
4339                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4340         while (xfersize > 0) {
4341                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4342                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4343                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4344                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4345                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4346                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4347                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4348                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4349                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4350                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4351                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4352                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4353                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4354                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4355                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4356                 a_offset += cnt;
4357                 b_offset += cnt;
4358                 xfersize -= cnt;
4359         }
4360         *cmap_pte1 = 0;
4361         *cmap_pte2 = 0;
4362         sched_unpin();
4363         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4364 }
4365
4366 /*
4367  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4368  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4369  * be changed upwards or downwards in the future; it
4370  * is only necessary that true be returned for a small
4371  * subset of pmaps for proper page aging.
4372  */
4373 boolean_t
4374 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4375 {
4376         struct md_page *pvh;
4377         pv_entry_t pv;
4378         int loops = 0;
4379         boolean_t rv;
4380
4381         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4382             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4383         rv = FALSE;
4384         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4385         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4386                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4387                         rv = TRUE;
4388                         break;
4389                 }
4390                 loops++;
4391                 if (loops >= 16)
4392                         break;
4393         }
4394         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4395                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4396                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4397                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4398                                 rv = TRUE;
4399                                 break;
4400                         }
4401                         loops++;
4402                         if (loops >= 16)
4403                                 break;
4404                 }
4405         }
4406         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4407         return (rv);
4408 }
4409
4410 /*
4411  *      pmap_page_wired_mappings:
4412  *
4413  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4414  *      that are wired.
4415  */
4416 int
4417 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4418 {
4419         int count;
4420
4421         count = 0;
4422         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4423                 return (count);
4424         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4425         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4426         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4427             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4428                 count);
4429         }
4430         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4431         return (count);
4432 }
4433
4434 /*
4435  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4436  *
4437  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4438  */
4439 static int
4440 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4441 {
4442         pmap_t pmap;
4443         pt_entry_t *pte;
4444         pv_entry_t pv;
4445
4446         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4447         sched_pin();
4448         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4449                 pmap = PV_PMAP(pv);
4450                 PMAP_LOCK(pmap);
4451                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4452                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4453                         count++;
4454                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4455         }
4456         sched_unpin();
4457         return (count);
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4462  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4463  */
4464 boolean_t
4465 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4466 {
4467         boolean_t rv;
4468
4469         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4470                 return (FALSE);
4471         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4472         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4473             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4474             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4475         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4476         return (rv);
4477 }
4478
4479 /*
4480  * Remove all pages from specified address space
4481  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4482  * is special cased for current process only, but
4483  * can have the more generic (and slightly slower)
4484  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4485  * in the case of running down an entire address space.
4486  */
4487 void
4488 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4489 {
4490         pt_entry_t *pte, tpte;
4491         vm_page_t m, mpte, mt;
4492         pv_entry_t pv;
4493         struct md_page *pvh;
4494         struct pv_chunk *pc, *npc;
4495         struct spglist free;
4496         int field, idx;
4497         int32_t bit;
4498         uint32_t inuse, bitmask;
4499         int allfree;
4500
4501         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4502                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4503                 return;
4504         }
4505         SLIST_INIT(&free);
4506         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4507         PMAP_LOCK(pmap);
4508         sched_pin();
4509         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4510                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4511                     pc->pc_pmap));
4512                 allfree = 1;
4513                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4514                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4515                         while (inuse != 0) {
4516                                 bit = bsfl(inuse);
4517                                 bitmask = 1UL << bit;
4518                                 idx = field * 32 + bit;
4519                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4520                                 inuse &= ~bitmask;
4521
4522                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4523                                 tpte = *pte;
4524                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4525                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4526                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4527                                 }
4528
4529                                 if (tpte == 0) {
4530                                         printf(
4531                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4532                                             pte, pv->pv_va);
4533                                         panic("bad pte");
4534                                 }
4535
4536 /*
4537  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4538  */
4539                                 if (tpte & PG_W) {
4540                                         allfree = 0;
4541                                         continue;
4542                                 }
4543
4544                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4545                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4546                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4547                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4548                                     (uintmax_t)tpte));
4549
4550                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4551                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4552                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4553                                     (uintmax_t)tpte));
4554
4555                                 pte_clear(pte);
4556
4557                                 /*
4558                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4559                                  */
4560                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4561                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4562                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4563                                                         vm_page_dirty(mt);
4564                                         } else
4565                                                 vm_page_dirty(m);
4566                                 }
4567
4568                                 /* Mark free */
4569                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4570                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4571                                 pv_entry_count--;
4572                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4573                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4574                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4575                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4576                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4577                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4578                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4579                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4580                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4581                                         }
4582                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4583                                         if (mpte != NULL) {
4584                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4585                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4586                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4587                                                 mpte->wire_count = 0;
4588                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4589                                         }
4590                                 } else {
4591                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4592                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4593                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4594                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4595                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4596                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4597                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4598                                         }
4599                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4600                                 }
4601                         }
4602                 }
4603                 if (allfree) {
4604                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4605                         free_pv_chunk(pc);
4606                 }
4607         }
4608         sched_unpin();
4609         pmap_invalidate_all(pmap);
4610         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4611         PMAP_UNLOCK(pmap);
4612         pmap_free_zero_pages(&free);
4613 }
4614
4615 /*
4616  *      pmap_is_modified:
4617  *
4618  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4619  *      in any physical maps.
4620  */
4621 boolean_t
4622 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4623 {
4624         boolean_t rv;
4625
4626         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4627             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4628
4629         /*
4630          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4631          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4632          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4633          */
4634         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4635         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4636                 return (FALSE);
4637         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4638         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4639             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4640             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4641         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4642         return (rv);
4643 }
4644
4645 /*
4646  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4647  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4648  * mappings are supported.
4649  */
4650 static boolean_t
4651 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4652 {
4653         pv_entry_t pv;
4654         pt_entry_t *pte;
4655         pmap_t pmap;
4656         boolean_t rv;
4657
4658         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4659         rv = FALSE;
4660         sched_pin();
4661         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4662                 pmap = PV_PMAP(pv);
4663                 PMAP_LOCK(pmap);
4664                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4665                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4666                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4667                 if (rv)
4668                         break;
4669         }
4670         sched_unpin();
4671         return (rv);
4672 }
4673
4674 /*
4675  *      pmap_is_prefaultable:
4676  *
4677  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4678  *      for prefault.
4679  */
4680 boolean_t
4681 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4682 {
4683         pd_entry_t *pde;
4684         pt_entry_t *pte;
4685         boolean_t rv;
4686
4687         rv = FALSE;
4688         PMAP_LOCK(pmap);
4689         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4690         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4691                 pte = vtopte(addr);
4692                 rv = *pte == 0;
4693         }
4694         PMAP_UNLOCK(pmap);
4695         return (rv);
4696 }
4697
4698 /*
4699  *      pmap_is_referenced:
4700  *
4701  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4702  *      in any physical maps.
4703  */
4704 boolean_t
4705 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4706 {
4707         boolean_t rv;
4708
4709         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4710             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4711         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4712         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4713             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4714             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4715         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4716         return (rv);
4717 }
4718
4719 /*
4720  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4721  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4722  */
4723 static boolean_t
4724 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4725 {
4726         pv_entry_t pv;
4727         pt_entry_t *pte;
4728         pmap_t pmap;
4729         boolean_t rv;
4730
4731         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4732         rv = FALSE;
4733         sched_pin();
4734         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4735                 pmap = PV_PMAP(pv);
4736                 PMAP_LOCK(pmap);
4737                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4738                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4739                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4740                 if (rv)
4741                         break;
4742         }
4743         sched_unpin();
4744         return (rv);
4745 }
4746
4747 /*
4748  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4749  */
4750 void
4751 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4752 {
4753         struct md_page *pvh;
4754         pv_entry_t next_pv, pv;
4755         pmap_t pmap;
4756         pd_entry_t *pde;
4757         pt_entry_t oldpte, *pte;
4758         vm_offset_t va;
4759
4760         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4761             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4762
4763         /*
4764          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4765          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4766          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4767          */
4768         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4769         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4770                 return;
4771         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4772         sched_pin();
4773         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4774                 goto small_mappings;
4775         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4776         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4777                 va = pv->pv_va;
4778                 pmap = PV_PMAP(pv);
4779                 PMAP_LOCK(pmap);
4780                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4781                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4782                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4783                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4784         }
4785 small_mappings:
4786         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4787                 pmap = PV_PMAP(pv);
4788                 PMAP_LOCK(pmap);
4789                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4790                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4791                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4792                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4793 retry:
4794                 oldpte = *pte;
4795                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4796                         /*
4797                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4798                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4799                          * significant 32 bits.
4800                          */
4801                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4802                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4803                                 goto retry;
4804                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4805                                 vm_page_dirty(m);
4806                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4807                 }
4808                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4809         }
4810         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4811         sched_unpin();
4812         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4813 }
4814
4815 /*
4816  *      pmap_ts_referenced:
4817  *
4818  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4819  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4820  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4821  *      reference bits set.
4822  *
4823  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4824  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4825  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4826  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4827  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4828  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4829  *      to pmap_is_modified().
4830  */
4831 int
4832 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4833 {
4834         struct md_page *pvh;
4835         pv_entry_t pv, pvf;
4836         pmap_t pmap;
4837         pd_entry_t *pde;
4838         pt_entry_t *pte;
4839         vm_paddr_t pa;
4840         int rtval = 0;
4841
4842         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4843             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4844         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4845         pvh = pa_to_pvh(pa);
4846         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4847         sched_pin();
4848         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4849             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4850                 goto small_mappings;
4851         pv = pvf;
4852         do {
4853                 pmap = PV_PMAP(pv);
4854                 PMAP_LOCK(pmap);
4855                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4856                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4857                         /*
4858                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4859                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4860                          * we only update the 4KB page under test.
4861                          */
4862                         vm_page_dirty(m);
4863                 }
4864                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4865                         /*
4866                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4867                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4868                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4869                          * on the physical page number, the virtual superpage
4870                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4871                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4872                          * reference bit will result in clearing that bit.
4873                          * This function is designed to avoid the selection of
4874                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4875                          *
4876                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4877                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4878                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4879                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4880                          * since the superpage is wired, the current state of
4881                          * its reference bit won't affect page replacement.
4882                          */
4883                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4884                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4885                             (*pde & PG_W) == 0) {
4886                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4887                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4888                         }
4889                         rtval++;
4890                 }
4891                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4892                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4893                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4894                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4895                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4896                 }
4897                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4898                         goto out;
4899         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4900 small_mappings:
4901         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4902                 goto out;
4903         pv = pvf;
4904         do {
4905                 pmap = PV_PMAP(pv);
4906                 PMAP_LOCK(pmap);
4907                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4908                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4909                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4910                     m));
4911                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4912                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4913                         vm_page_dirty(m);
4914                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4915                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4916                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4917                         rtval++;
4918                 }
4919                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4920                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4921                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4922                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4923                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4924                 }
4925         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4926             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4927 out:
4928         sched_unpin();
4929         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4930         return (rtval);
4931 }
4932
4933 /*
4934  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4935  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4936  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4937  */
4938 void
4939 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4940 {
4941         pd_entry_t oldpde, *pde;
4942         pt_entry_t *pte;
4943         vm_offset_t va, pdnxt;
4944         vm_page_t m;
4945         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4946
4947         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4948                 return;
4949         if (pmap_is_current(pmap))
4950                 pv_lists_locked = FALSE;
4951         else {
4952                 pv_lists_locked = TRUE;
4953 resume:
4954                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4955                 sched_pin();
4956         }
4957         anychanged = FALSE;
4958         PMAP_LOCK(pmap);
4959         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4960                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4961                 if (pdnxt < sva)
4962                         pdnxt = eva;
4963                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4964                 oldpde = *pde;
4965                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4966                         continue;
4967                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4968                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4969                                 continue;
4970                         if (!pv_lists_locked) {
4971                                 pv_lists_locked = TRUE;
4972                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4973                                         if (anychanged)
4974                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4975                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4976                                         goto resume;
4977                                 }
4978                                 sched_pin();
4979                         }
4980                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4981                                 /*
4982                                  * The large page mapping was destroyed.
4983                                  */
4984                                 continue;
4985                         }
4986
4987                         /*
4988                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4989                          * mapping to a single page so that a subsequent
4990                          * access may repromote.  Since the underlying page
4991                          * table page is fully populated, this removal never
4992                          * frees a page table page.
4993                          */
4994                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4995                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4996                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4997                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4998                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4999                                 anychanged = TRUE;
5000                         }
5001                 }
5002                 if (pdnxt > eva)
5003                         pdnxt = eva;
5004                 va = pdnxt;
5005                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5006                     sva += PAGE_SIZE) {
5007                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5008                                 goto maybe_invlrng;
5009                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5010                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5011                                         /*
5012                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5013                                          * can be avoided by making the page
5014                                          * dirty now.
5015                                          */
5016                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5017                                         vm_page_dirty(m);
5018                                 }
5019                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5020                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5021                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5022                         else
5023                                 goto maybe_invlrng;
5024                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5025                                 if (va == pdnxt)
5026                                         va = sva;
5027                         } else
5028                                 anychanged = TRUE;
5029                         continue;
5030 maybe_invlrng:
5031                         if (va != pdnxt) {
5032                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5033                                 va = pdnxt;
5034                         }
5035                 }
5036                 if (va != pdnxt)
5037                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5038         }
5039         if (anychanged)
5040                 pmap_invalidate_all(pmap);
5041         if (pv_lists_locked) {
5042                 sched_unpin();
5043                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5044         }
5045         PMAP_UNLOCK(pmap);
5046 }
5047
5048 /*
5049  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5050  */
5051 void
5052 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5053 {
5054         struct md_page *pvh;
5055         pv_entry_t next_pv, pv;
5056         pmap_t pmap;
5057         pd_entry_t oldpde, *pde;
5058         pt_entry_t oldpte, *pte;
5059         vm_offset_t va;
5060
5061         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5062             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5063         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5064         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5065             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5066
5067         /*
5068          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5069          * If the object containing the page is locked and the page is not
5070          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5071          */
5072         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5073                 return;
5074         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5075         sched_pin();
5076         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5077                 goto small_mappings;
5078         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5079         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5080                 va = pv->pv_va;
5081                 pmap = PV_PMAP(pv);
5082                 PMAP_LOCK(pmap);
5083                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5084                 oldpde = *pde;
5085                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5086                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5087                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5088                                         /*
5089                                          * Write protect the mapping to a
5090                                          * single page so that a subsequent
5091                                          * write access may repromote.
5092                                          */
5093                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5094                                             PG_PS_FRAME);
5095                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5096                                         oldpte = *pte;
5097                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5098                                                 /*
5099                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5100                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5101                                                  * significant 32 bits.
5102                                                  */
5103                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5104                                                     oldpte,
5105                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5106                                                         oldpte = *pte;
5107                                                 vm_page_dirty(m);
5108                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5109                                         }
5110                                 }
5111                         }
5112                 }
5113                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5114         }
5115 small_mappings:
5116         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5117                 pmap = PV_PMAP(pv);
5118                 PMAP_LOCK(pmap);
5119                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5120                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5121                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5122                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5123                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5124                         /*
5125                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5126                          * in size, PG_M is among the least significant
5127                          * 32 bits. 
5128                          */
5129                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5130                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5131                 }
5132                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5133         }
5134         sched_unpin();
5135         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5136 }
5137
5138 /*
5139  * Miscellaneous support routines follow
5140  */
5141
5142 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5143 static __inline void
5144 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5145 {
5146         u_int opte, npte;
5147
5148         /*
5149          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5150          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5151          */
5152         do {
5153                 opte = *(u_int *)pte;
5154                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5155                 npte |= cache_bits;
5156         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5157 }
5158
5159 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5160 static __inline void
5161 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5162 {
5163         u_int opde, npde;
5164
5165         /*
5166          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5167          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5168          */
5169         do {
5170                 opde = *(u_int *)pde;
5171                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5172                 npde |= cache_bits;
5173         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5174 }
5175
5176 /*
5177  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5178  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5179  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5180  * NOT real memory.
5181  */
5182 void *
5183 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5184 {
5185         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5186         vm_offset_t va, offset;
5187         vm_size_t tmpsize;
5188         int i;
5189
5190         offset = pa & PAGE_MASK;
5191         size = round_page(offset + size);
5192         pa = pa & PG_FRAME;
5193
5194         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5195                 va = KERNBASE + pa;
5196         else if (!pmap_initialized) {
5197                 va = 0;
5198                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5199                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5200                         if (ppim->va == 0) {
5201                                 ppim->pa = pa;
5202                                 ppim->sz = size;
5203                                 ppim->mode = mode;
5204                                 ppim->va = virtual_avail;
5205                                 virtual_avail += size;
5206                                 va = ppim->va;
5207                                 break;
5208                         }
5209                 }
5210                 if (va == 0)
5211                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5212         } else {
5213                 /*
5214                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5215                  */
5216                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5217                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5218                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5219                             ppim->mode == mode)
5220                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5221                 }
5222                 va = kva_alloc(size);
5223                 if (va == 0)
5224                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5225         }
5226         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5227                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5228         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5229         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5230         return ((void *)(va + offset));
5231 }
5232
5233 void *
5234 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5235 {
5236
5237         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5238 }
5239
5240 void *
5241 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5242 {
5243
5244         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5245 }
5246
5247 void
5248 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5249 {
5250         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5251         vm_offset_t offset;
5252         int i;
5253
5254         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5255                 return;
5256         offset = va & PAGE_MASK;
5257         size = round_page(offset + size);
5258         va = trunc_page(va);
5259         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5260                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5261                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5262                         if (pmap_initialized)
5263                                 return;
5264                         ppim->pa = 0;
5265                         ppim->va = 0;
5266                         ppim->sz = 0;
5267                         ppim->mode = 0;
5268                         if (va + size == virtual_avail)
5269                                 virtual_avail = va;
5270                         return;
5271                 }
5272         }
5273         if (pmap_initialized)
5274                 kva_free(va, size);
5275 }
5276
5277 /*
5278  * Sets the memory attribute for the specified page.
5279  */
5280 void
5281 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5282 {
5283
5284         m->md.pat_mode = ma;
5285         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5286                 return;
5287
5288         /*
5289          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5290          * See pmap_invalidate_cache_range().
5291          *
5292          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5293          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5294          * flushes the cache.
5295          */    
5296         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5297                 return;
5298
5299         /*
5300          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5301          * support self snoop, map the page transient and do
5302          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5303          * pmap_invalidate_cache_range().
5304          */
5305         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5306                 pmap_flush_page(m);
5307 }
5308
5309 static void
5310 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5311 {
5312         pt_entry_t *cmap_pte2;
5313         struct pcpu *pc;
5314         vm_offset_t sva, eva;
5315         bool useclflushopt;
5316
5317         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5318         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5319                 sched_pin();
5320                 pc = get_pcpu();
5321                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5322                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5323                 if (*cmap_pte2)
5324                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5325                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5326                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5327                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5328                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5329                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5330
5331                 /*
5332                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5333                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5334                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5335                  * any other instruction.
5336                  */
5337                 if (useclflushopt)
5338                         sfence();
5339                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5340                         mfence();
5341                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5342                         if (useclflushopt)
5343                                 clflushopt(sva);
5344                         else
5345                                 clflush(sva);
5346                 }
5347                 if (useclflushopt)
5348                         sfence();
5349                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5350                         mfence();
5351                 *cmap_pte2 = 0;
5352                 sched_unpin();
5353                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5354         } else
5355                 pmap_invalidate_cache();
5356 }
5357
5358 /*
5359  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5360  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5361  * completely contained within either the kernel map.
5362  *
5363  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5364  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5365  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5366  * there was insufficient memory available to complete the change.
5367  */
5368 int
5369 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5370 {
5371         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5372         pd_entry_t *pde;
5373         pt_entry_t *pte;
5374         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5375         boolean_t changed;
5376
5377         base = trunc_page(va);
5378         offset = va & PAGE_MASK;
5379         size = round_page(offset + size);
5380
5381         /*
5382          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5383          */
5384         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5385                 return (EINVAL);
5386
5387         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5388         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5389         changed = FALSE;
5390
5391         /*
5392          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5393          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5394          */
5395         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5396         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5397                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5398                 if (*pde == 0) {
5399                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5400                         return (EINVAL);
5401                 }
5402                 if (*pde & PG_PS) {
5403                         /*
5404                          * If the current 2/4MB page already has
5405                          * the required memory type, then we need not
5406                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5407                          * the next 2/4MB page frame.
5408                          */
5409                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5410                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5411                                 continue;
5412                         }
5413
5414                         /*
5415                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5416                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5417                          * within the range, then we need not break
5418                          * down this page into 4KB pages.
5419                          */
5420                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5421                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5422                                 tmpva += NBPDR;
5423                                 continue;
5424                         }
5425                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5426                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5427                                 return (ENOMEM);
5428                         }
5429                 }
5430                 pte = vtopte(tmpva);
5431                 if (*pte == 0) {
5432                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5433                         return (EINVAL);
5434                 }
5435                 tmpva += PAGE_SIZE;
5436         }
5437         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5438
5439         /*
5440          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5441          * cache mode if required.
5442          */
5443         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5444                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5445                 if (*pde & PG_PS) {
5446                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5447                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5448                                 changed = TRUE;
5449                         }
5450                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5451                 } else {
5452                         pte = vtopte(tmpva);
5453                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5454                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5455                                 changed = TRUE;
5456                         }
5457                         tmpva += PAGE_SIZE;
5458                 }
5459         }
5460
5461         /*
5462          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5463          * shouldn't be, etc.
5464          */
5465         if (changed) {
5466                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5467                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5468         }
5469         return (0);
5470 }
5471
5472 /*
5473  * perform the pmap work for mincore
5474  */
5475 int
5476 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5477 {
5478         pd_entry_t *pdep;
5479         pt_entry_t *ptep, pte;
5480         vm_paddr_t pa;
5481         int val;
5482
5483         PMAP_LOCK(pmap);
5484 retry:
5485         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5486         if (*pdep != 0) {
5487                 if (*pdep & PG_PS) {
5488                         pte = *pdep;
5489                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5490                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5491                             PG_FRAME;
5492                         val = MINCORE_SUPER;
5493                 } else {
5494                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5495                         pte = *ptep;
5496                         pmap_pte_release(ptep);
5497                         pa = pte & PG_FRAME;
5498                         val = 0;
5499                 }
5500         } else {
5501                 pte = 0;
5502                 pa = 0;
5503                 val = 0;
5504         }
5505         if ((pte & PG_V) != 0) {
5506                 val |= MINCORE_INCORE;
5507                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5508                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5509                 if ((pte & PG_A) != 0)
5510                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5511         }
5512         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5513             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5514             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5515                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5516                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5517                         goto retry;
5518         } else
5519                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5520         PMAP_UNLOCK(pmap);
5521         return (val);
5522 }
5523
5524 void
5525 pmap_activate(struct thread *td)
5526 {
5527         pmap_t  pmap, oldpmap;
5528         u_int   cpuid;
5529         u_int32_t  cr3;
5530
5531         critical_enter();
5532         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5533         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5534         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5535 #if defined(SMP)
5536         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5537         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5538 #else
5539         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5540         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5541 #endif
5542 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5543         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5544 #else
5545         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5546 #endif
5547         /*
5548          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5549          */
5550         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5551         load_cr3(cr3);
5552         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5553         critical_exit();
5554 }
5555
5556 void
5557 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5558 {
5559 }
5560
5561 /*
5562  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5563  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5564  */
5565 void
5566 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5567     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5568 {
5569         vm_offset_t superpage_offset;
5570
5571         if (size < NBPDR)
5572                 return;
5573         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5574                 offset += ptoa(object->pg_color);
5575         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5576         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5577             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5578                 return;
5579         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5580                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5581         else
5582                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5583 }
5584
5585 vm_offset_t
5586 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5587 {
5588         vm_offset_t qaddr;
5589         pt_entry_t *pte;
5590
5591         critical_enter();
5592         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5593         pte = vtopte(qaddr);
5594
5595         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5596         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5597             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5598         invlpg(qaddr);
5599
5600         return (qaddr);
5601 }
5602
5603 void
5604 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5605 {
5606         vm_offset_t qaddr;
5607         pt_entry_t *pte;
5608
5609         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5610         pte = vtopte(qaddr);
5611
5612         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5613         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5614
5615         *pte = 0;
5616         critical_exit();
5617 }
5618
5619 #if defined(PMAP_DEBUG)
5620 pmap_pid_dump(int pid)
5621 {
5622         pmap_t pmap;
5623         struct proc *p;
5624         int npte = 0;
5625         int index;
5626
5627         sx_slock(&allproc_lock);
5628         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5629                 if (p->p_pid != pid)
5630                         continue;
5631
5632                 if (p->p_vmspace) {
5633                         int i,j;
5634                         index = 0;
5635                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5636                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5637                                 pd_entry_t *pde;
5638                                 pt_entry_t *pte;
5639                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5640                                 
5641                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5642                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5643                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5644                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5645                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5646                                                         if (index) {
5647                                                                 index = 0;
5648                                                                 printf("\n");
5649                                                         }
5650                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5651                                                         return (npte);
5652                                                 }
5653                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5654                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5655                                                         pt_entry_t pa;
5656                                                         vm_page_t m;
5657                                                         pa = *pte;
5658                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5659                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5660                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5661                                                         npte++;
5662                                                         index++;
5663                                                         if (index >= 2) {
5664                                                                 index = 0;
5665                                                                 printf("\n");
5666                                                         } else {
5667                                                                 printf(" ");
5668                                                         }
5669                                                 }
5670                                         }
5671                                 }
5672                         }
5673                 }
5674         }
5675         sx_sunlock(&allproc_lock);
5676         return (npte);
5677 }
5678 #endif