]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
x86 pmap: Make memory mapped via pmap_qenter() non-executable
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  *
51  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
52  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
53  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
54  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
55  * CHATS research program.
56  *
57  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
58  * modification, are permitted provided that the following conditions
59  * are met:
60  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
62  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
63  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
64  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
65  *
66  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
67  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
68  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
69  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
70  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
71  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
72  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
73  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
74  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
75  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
76  * SUCH DAMAGE.
77  */
78
79 #include <sys/cdefs.h>
80 __FBSDID("$FreeBSD$");
81
82 /*
83  *      Manages physical address maps.
84  *
85  *      Since the information managed by this module is
86  *      also stored by the logical address mapping module,
87  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
88  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
89  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
90  *      requested.
91  *
92  *      In order to cope with hardware architectures which
93  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
94  *      this module may delay invalidate or reduced protection
95  *      operations until such time as they are actually
96  *      necessary.  This module is given full information as
97  *      to which processors are currently using which maps,
98  *      and to when physical maps must be made correct.
99  */
100
101 #include "opt_apic.h"
102 #include "opt_cpu.h"
103 #include "opt_pmap.h"
104 #include "opt_smp.h"
105 #include "opt_vm.h"
106
107 #include <sys/param.h>
108 #include <sys/systm.h>
109 #include <sys/kernel.h>
110 #include <sys/ktr.h>
111 #include <sys/lock.h>
112 #include <sys/malloc.h>
113 #include <sys/mman.h>
114 #include <sys/msgbuf.h>
115 #include <sys/mutex.h>
116 #include <sys/proc.h>
117 #include <sys/rwlock.h>
118 #include <sys/sf_buf.h>
119 #include <sys/sx.h>
120 #include <sys/vmmeter.h>
121 #include <sys/sched.h>
122 #include <sys/sysctl.h>
123 #include <sys/smp.h>
124
125 #include <vm/vm.h>
126 #include <vm/vm_param.h>
127 #include <vm/vm_kern.h>
128 #include <vm/vm_page.h>
129 #include <vm/vm_map.h>
130 #include <vm/vm_object.h>
131 #include <vm/vm_extern.h>
132 #include <vm/vm_pageout.h>
133 #include <vm/vm_pager.h>
134 #include <vm/vm_phys.h>
135 #include <vm/vm_radix.h>
136 #include <vm/vm_reserv.h>
137 #include <vm/uma.h>
138
139 #ifdef DEV_APIC
140 #include <sys/bus.h>
141 #include <machine/intr_machdep.h>
142 #include <x86/apicvar.h>
143 #endif
144 #include <machine/cpu.h>
145 #include <machine/cputypes.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148 #include <machine/specialreg.h>
149 #ifdef SMP
150 #include <machine/smp.h>
151 #endif
152
153 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
154 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
155 #endif
156
157 #if !defined(DIAGNOSTIC)
158 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
159 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
160 #else
161 #define PMAP_INLINE     extern inline
162 #endif
163 #else
164 #define PMAP_INLINE
165 #endif
166
167 #ifdef PV_STATS
168 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
169 #else
170 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
171 #endif
172
173 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
174 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
175
176 /*
177  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
178  */
179 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
180 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
181
182 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
183 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
184 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
185 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
186 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187
188 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
189     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
190 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
191
192 struct pmap kernel_pmap_store;
193 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
194 static struct pmaplist allpmaps;
195 static struct mtx allpmaps_lock;
196
197 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
198 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
199 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
200 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
201
202 static int nkpt = NKPT;
203 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
204 extern u_int32_t KERNend;
205 extern u_int32_t KPTphys;
206
207 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
208 pt_entry_t pg_nx;
209 static uma_zone_t pdptzone;
210 #endif
211
212 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
213
214 static int pat_works = 1;
215 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
216     "Is page attribute table fully functional?");
217
218 static int pg_ps_enabled = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
220     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
221
222 #define PAT_INDEX_SIZE  8
223 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
224
225 /*
226  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
227  */
228 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
229 static struct pmap_preinit_mapping {
230         vm_paddr_t      pa;
231         vm_offset_t     va;
232         vm_size_t       sz;
233         int             mode;
234 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
235 static int pmap_initialized;
236
237 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
238
239 /*
240  * Data for the pv entry allocation mechanism
241  */
242 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
243 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
244 static struct md_page *pv_table;
245 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
246
247 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
248 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
249 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
250
251 /*
252  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
253  */
254 pt_entry_t *CMAP3;
255 static pd_entry_t *KPTD;
256 caddr_t ptvmmap = 0;
257 caddr_t CADDR3;
258
259 /*
260  * Crashdump maps.
261  */
262 static caddr_t crashdumpmap;
263
264 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
265 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
266 #ifdef SMP
267 static int PMAP1cpu;
268 static int PMAP1changedcpu;
269 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
270            &PMAP1changedcpu, 0,
271            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
272 #endif
273 static int PMAP1changed;
274 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
275            &PMAP1changed, 0,
276            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
277 static int PMAP1unchanged;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1unchanged, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
281 static struct mtx PMAP2mutex;
282
283 int pti;
284
285 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
286 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
287 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
288 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
289 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 #endif
293 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
294 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
295                     vm_offset_t va);
296 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
297
298 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
299 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
300     vm_prot_t prot);
301 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
302     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
303 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
304 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
306                     pd_entry_t pde);
307 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
308 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
309 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
310 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
311 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
312 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
313 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
314 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 #endif
316 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
317     vm_prot_t prot);
318 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
319 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     struct spglist *free);
323 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     struct spglist *free);
326 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
327                                         vm_offset_t va);
328 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
330     vm_page_t m);
331 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
332     pd_entry_t newpde);
333 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334
335 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
339 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
340 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
341 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
342 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
344     uint8_t *flags, int wait);
345 #endif
346 static void pmap_set_pg(void);
347
348 static __inline void pagezero(void *page);
349
350 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
351 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
352
353 /*
354  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
355  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
356  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
357  */
358 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
359
360 /*
361  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
362  *
363  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
364  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
365  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
366  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
367  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
368  *      (physical) address starting relative to 0]
369  */
370 void
371 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
372 {
373         vm_offset_t va;
374         pt_entry_t *pte, *unused;
375         struct pcpu *pc;
376         int i;
377
378         /*
379          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
380          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
381          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
382          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
383          * addresses to superpage mappings.
384          */
385         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
386
387         /*
388          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
389          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
390          * address space, because locore may not have mapped every physical
391          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
392          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
393          */
394         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
395
396         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
397
398         /*
399          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
400          */
401         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
402         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
403 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
404         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
405 #endif
406         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
407         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
408
409         /*
410          * Initialize the global pv list lock.
411          */
412         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
413
414         LIST_INIT(&allpmaps);
415
416         /*
417          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
418          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
419          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
420          * being changed.
421          */
422         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
423         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
424         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
425         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
426
427         /*
428          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
429          * mapping of pages.
430          */
431 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
432         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
433
434         va = virtual_avail;
435         pte = vtopte(va);
436
437
438         /*
439          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
440          * during early boot.
441          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
442          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
443          */
444         pc = get_pcpu();
445         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
446         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
447         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
448         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
449
450         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
451
452         /*
453          * Crashdump maps.
454          */
455         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
456
457         /*
458          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
459          */
460         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
461
462         /*
463          * msgbufp is used to map the system message buffer.
464          */
465         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
466
467         /*
468          * KPTmap is used by pmap_kextract().
469          *
470          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
471          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
472          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
473          */
474         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
475
476         for (i = 0; i < NKPT; i++)
477                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
478
479         /*
480          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
481          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
482          */
483         KPTD -= KPTDI;
484         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
485
486         /*
487          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
488          * respectively.
489          */
490         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
491         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
492
493         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
494
495         virtual_avail = va;
496
497         /*
498          * Finish removing the identity mapping (virt == phys) of low memory.
499          * It was only used for 2 instructions in locore.  locore then
500          * unmapped the first PTD to get some null pointer checks.  ACPI
501          * wakeup will map the first PTD transiently to use it for 1
502          * instruction.  The double mapping for low memory is not usable in
503          * normal operation since it breaks trapping of null pointers and
504          * causes inconsistencies in page tables when combined with PG_G.
505          */
506         for (i = 1; i < NKPT; i++)
507                 PTD[i] = 0;
508
509         /*
510          * Initialize the PAT MSR if present.
511          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
512          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
513          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
514          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
515          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
516          */
517         pmap_init_pat();
518
519         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
520         pmap_set_pg();
521 }
522
523 static void
524 pmap_init_reserved_pages(void)
525 {
526         struct pcpu *pc;
527         vm_offset_t pages;
528         int i;
529
530         CPU_FOREACH(i) {
531                 pc = pcpu_find(i);
532                 /*
533                  * Skip if the mapping has already been initialized,
534                  * i.e. this is the BSP.
535                  */
536                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
537                         continue;
538                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
539                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
540                 if (pages == 0)
541                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
542                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
543                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
544                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
545                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
546                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
547         }
548 }
549  
550 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
551
552 /*
553  * Setup the PAT MSR.
554  */
555 void
556 pmap_init_pat(void)
557 {
558         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
559         uint64_t pat_msr;
560         u_long cr0, cr4;
561         int i;
562
563         /* Set default PAT index table. */
564         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
565                 pat_table[i] = -1;
566         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
567         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
568         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
569         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
570         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
571         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
572
573         /*
574          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
575          * We assume that PAT support implies PGE.
576          */
577         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
578                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
579                         pat_index[i] = pat_table[i];
580                 pat_works = 0;
581                 return;
582         }
583
584         /*
585          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
586          * PAT entries.
587          *
588          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
589          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
590          * or Mode C Paging)
591          *
592          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
593          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
594          */
595         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
596             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
597                 pat_works = 0;
598
599         /* Initialize default PAT entries. */
600         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
601             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
602             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
603             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
604             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
605             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
606             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
607             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
608
609         if (pat_works) {
610                 /*
611                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
612                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
613                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
614                  */
615                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
616                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
617                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
618                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
619                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
620                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
621         } else {
622                 /*
623                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
624                  */
625                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
626                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
627                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
628         }
629
630         /* Disable PGE. */
631         cr4 = rcr4();
632         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
633
634         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
635         cr0 = rcr0();
636         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
637
638         /* Flushes caches and TLBs. */
639         wbinvd();
640         invltlb();
641
642         /* Update PAT and index table. */
643         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
644         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
645                 pat_index[i] = pat_table[i];
646
647         /* Flush caches and TLBs again. */
648         wbinvd();
649         invltlb();
650
651         /* Restore caches and PGE. */
652         load_cr0(cr0);
653         load_cr4(cr4);
654 }
655
656 /*
657  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
658  */
659 static void
660 pmap_set_pg(void)
661 {
662         pt_entry_t *pte;
663         vm_offset_t va, endva;
664
665         if (pgeflag == 0)
666                 return;
667
668         endva = KERNBASE + KERNend;
669
670         if (pseflag) {
671                 va = KERNBASE + roundup2(KERNLOAD, NBPDR);
672                 while (va  < endva) {
673                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
674                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
675                         va += NBPDR;
676                 }
677         } else {
678                 va = (vm_offset_t)btext;
679                 while (va < endva) {
680                         pte = vtopte(va);
681                         if (*pte)
682                                 *pte |= pgeflag;
683                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
684                         va += PAGE_SIZE;
685                 }
686         }
687 }
688
689 /*
690  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
691  */
692 void
693 pmap_page_init(vm_page_t m)
694 {
695
696         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
697         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
698 }
699
700 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
701 static void *
702 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
703     int wait)
704 {
705
706         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
707         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
708         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
709             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
710 }
711 #endif
712
713 /*
714  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
715  * Requirements:
716  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
717  *    are ever set, PG_V in particular.
718  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
719  *    on PAE systems.  This should be ok.
720  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
721  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
722  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
723  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
724  */
725 static vm_offset_t
726 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
727 {
728         pt_entry_t *pte;
729         vm_offset_t va;
730
731         va = *head;
732         if (va == 0)
733                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
734         pte = vtopte(va);
735         *head = *pte;
736         if (*head & PG_V)
737                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
738         *pte = 0;
739         return (va);
740 }
741
742 static void
743 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
744 {
745         pt_entry_t *pte;
746
747         if (va & PG_V)
748                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
749         pte = vtopte(va);
750         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
751         *head = va;
752 }
753
754 static void
755 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
756 {
757         int i;
758         vm_offset_t va;
759
760         *head = 0;
761         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
762                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
763                 pmap_ptelist_free(head, va);
764         }
765 }
766
767
768 /*
769  *      Initialize the pmap module.
770  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
771  *      system needs to map virtual memory.
772  */
773 void
774 pmap_init(void)
775 {
776         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
777         vm_page_t mpte;
778         vm_size_t s;
779         int i, pv_npg;
780
781         /*
782          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
783          * page table pages.
784          */ 
785         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
786                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
787                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
788                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
789                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
790                 mpte->pindex = i + KPTDI;
791                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
792         }
793
794         /*
795          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
796          * high water mark so that the system can recover from excessive
797          * numbers of pv entries.
798          */
799         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
800         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
801         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
802         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
803         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
804
805         /*
806          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
807          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
808          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
809          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
810          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
811          * include at least one feature that is only supported by older Intel
812          * or newer AMD processors.
813          */
814         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
815             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
816             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
817             AMDID2_FMA4)) == 0)
818                 workaround_erratum383 = 1;
819
820         /*
821          * Are large page mappings supported and enabled?
822          */
823         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
824         if (pseflag == 0)
825                 pg_ps_enabled = 0;
826         else if (pg_ps_enabled) {
827                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
828                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
829                 pagesizes[1] = NBPDR;
830         }
831
832         /*
833          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
834          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
835          */
836         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
837             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
838
839         /*
840          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
841          */
842         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
843         s = round_page(s);
844         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
845             M_WAITOK | M_ZERO);
846         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
847                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
848
849         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
850         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
851         if (pv_chunkbase == NULL)
852                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
853         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
854 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
855         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
856             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
857             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
858         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
859 #endif
860
861         pmap_initialized = 1;
862         if (!bootverbose)
863                 return;
864         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
865                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
866                 if (ppim->va == 0)
867                         continue;
868                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
869                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
870         }
871 }
872
873
874 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
875         "Max number of PV entries");
876 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
877         "Page share factor per proc");
878
879 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
880     "2/4MB page mapping counters");
881
882 static u_long pmap_pde_demotions;
883 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
884     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
885
886 static u_long pmap_pde_mappings;
887 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
888     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
889
890 static u_long pmap_pde_p_failures;
891 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
892     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
893
894 static u_long pmap_pde_promotions;
895 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
896     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
897
898 /***************************************************
899  * Low level helper routines.....
900  ***************************************************/
901
902 /*
903  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
904  * caching mode.
905  */
906 int
907 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
908 {
909         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
910
911         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
912                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
913
914         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
915         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
916
917         /* Map the caching mode to a PAT index. */
918         pat_idx = pat_index[mode];
919
920         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
921         cache_bits = 0;
922         if (pat_idx & 0x4)
923                 cache_bits |= pat_flag;
924         if (pat_idx & 0x2)
925                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
926         if (pat_idx & 0x1)
927                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
928         return (cache_bits);
929 }
930
931 /*
932  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
933  */
934 static void
935 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
936 {
937         pd_entry_t *pde;
938         pmap_t pmap;
939         boolean_t PTD_updated;
940
941         PTD_updated = FALSE;
942         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
943         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
944                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
945                     PG_FRAME))
946                         PTD_updated = TRUE;
947                 pde = pmap_pde(pmap, va);
948                 pde_store(pde, newpde);
949         }
950         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
951         KASSERT(PTD_updated,
952             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
953 }
954
955 /*
956  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
957  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
958  * calling processor's TLB is affected.
959  *
960  * The calling thread must be pinned to a processor.
961  */
962 static void
963 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
964 {
965         u_long cr4;
966
967         if ((newpde & PG_PS) == 0)
968                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
969                 invlpg(va);
970         else if ((newpde & PG_G) == 0)
971                 /*
972                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
973                  * because there are too many to flush individually.
974                  */
975                 invltlb();
976         else {
977                 /*
978                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
979                  * including any global (PG_G) mappings.
980                  */
981                 cr4 = rcr4();
982                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
983                 /*
984                  * Although preemption at this point could be detrimental to
985                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
986                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
987                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
988                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
989                  */
990                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
991         }
992 }
993
994 void
995 invltlb_glob(void)
996 {
997         uint64_t cr4;
998
999         if (pgeflag == 0) {
1000                 invltlb();
1001         } else {
1002                 cr4 = rcr4();
1003                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1004                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1005         }
1006 }
1007
1008
1009 #ifdef SMP
1010 /*
1011  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1012  *
1013  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1014  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1015  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1016  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1017  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1018  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1019  * one of the following functions but before a store updating the page
1020  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1021  * processor before its pm_active field is checked but due to
1022  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1023  * pmap as inactive on the other processor.
1024  * 
1025  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1026  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1027  * processor.
1028  */
1029 void
1030 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1031 {
1032         cpuset_t *mask, other_cpus;
1033         u_int cpuid;
1034
1035         sched_pin();
1036         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1037                 invlpg(va);
1038                 mask = &all_cpus;
1039         } else {
1040                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1041                 other_cpus = all_cpus;
1042                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1043                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1044                         invlpg(va);
1045                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1046                 mask = &other_cpus;
1047         }
1048         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1049         sched_unpin();
1050 }
1051
1052 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1053 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1054
1055 void
1056 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1057 {
1058         cpuset_t *mask, other_cpus;
1059         vm_offset_t addr;
1060         u_int cpuid;
1061
1062         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1063                 pmap_invalidate_all(pmap);
1064                 return;
1065         }
1066
1067         sched_pin();
1068         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1069                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1070                         invlpg(addr);
1071                 mask = &all_cpus;
1072         } else {
1073                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1074                 other_cpus = all_cpus;
1075                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1076                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1077                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1078                                 invlpg(addr);
1079                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1080                 mask = &other_cpus;
1081         }
1082         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1083         sched_unpin();
1084 }
1085
1086 void
1087 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1088 {
1089         cpuset_t *mask, other_cpus;
1090         u_int cpuid;
1091
1092         sched_pin();
1093         if (pmap == kernel_pmap) {
1094                 invltlb_glob();
1095                 mask = &all_cpus;
1096         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1097                 invltlb();
1098                 mask = &all_cpus;
1099         } else {
1100                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1101                 other_cpus = all_cpus;
1102                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1103                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1104                         invltlb();
1105                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1106                 mask = &other_cpus;
1107         }
1108         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1109         sched_unpin();
1110 }
1111
1112 void
1113 pmap_invalidate_cache(void)
1114 {
1115
1116         sched_pin();
1117         wbinvd();
1118         smp_cache_flush();
1119         sched_unpin();
1120 }
1121
1122 struct pde_action {
1123         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1124         vm_offset_t va;
1125         pd_entry_t *pde;
1126         pd_entry_t newpde;
1127         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1128 };
1129
1130 static void
1131 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1132 {
1133         struct pde_action *act = arg;
1134         pd_entry_t *pde;
1135         pmap_t pmap;
1136
1137         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1138
1139                 /*
1140                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1141                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1142                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1143                  */
1144                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1145                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1146                         pde_store(pde, act->newpde);
1147                 }
1148         }
1149 }
1150
1151 static void
1152 pmap_update_pde_user(void *arg)
1153 {
1154         struct pde_action *act = arg;
1155
1156         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1157                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1158 }
1159
1160 static void
1161 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1162 {
1163         struct pde_action *act = arg;
1164
1165         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1166                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1167 }
1168
1169 /*
1170  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1171  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1172  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1173  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1174  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1175  * hardware error.
1176  */
1177 static void
1178 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1179 {
1180         struct pde_action act;
1181         cpuset_t active, other_cpus;
1182         u_int cpuid;
1183
1184         sched_pin();
1185         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1186         other_cpus = all_cpus;
1187         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1188         if (pmap == kernel_pmap)
1189                 active = all_cpus;
1190         else
1191                 active = pmap->pm_active;
1192         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1193                 act.store = cpuid;
1194                 act.invalidate = active;
1195                 act.va = va;
1196                 act.pde = pde;
1197                 act.newpde = newpde;
1198                 CPU_SET(cpuid, &active);
1199                 smp_rendezvous_cpus(active,
1200                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1201                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1202                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1203         } else {
1204                 if (pmap == kernel_pmap)
1205                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1206                 else
1207                         pde_store(pde, newpde);
1208                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1209                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1210         }
1211         sched_unpin();
1212 }
1213 #else /* !SMP */
1214 /*
1215  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1216  * We inline these within pmap.c for speed.
1217  */
1218 PMAP_INLINE void
1219 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1220 {
1221
1222         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1223                 invlpg(va);
1224 }
1225
1226 PMAP_INLINE void
1227 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1228 {
1229         vm_offset_t addr;
1230
1231         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1232                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1233                         invlpg(addr);
1234 }
1235
1236 PMAP_INLINE void
1237 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1238 {
1239
1240         if (pmap == kernel_pmap)
1241                 invltlb_glob();
1242         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1243                 invltlb();
1244 }
1245
1246 PMAP_INLINE void
1247 pmap_invalidate_cache(void)
1248 {
1249
1250         wbinvd();
1251 }
1252
1253 static void
1254 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1255 {
1256
1257         if (pmap == kernel_pmap)
1258                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1259         else
1260                 pde_store(pde, newpde);
1261         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1262                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1263 }
1264 #endif /* !SMP */
1265
1266 static void
1267 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1268 {
1269
1270         /*
1271          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1272          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1273          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1274          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1275          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1276          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1277          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1278          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1279          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1280          */
1281         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1282                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1283         else
1284                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1285 }
1286
1287 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1288
1289 void
1290 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1291 {
1292
1293         if (force) {
1294                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1295         } else {
1296                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1297                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1298                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1299                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1300         }
1301
1302         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1303                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1304         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1305             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1306 #ifdef DEV_APIC
1307                 /*
1308                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1309                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1310                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1311                  * don't need to flush for that range anyway.
1312                  */
1313                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1314                         return;
1315 #endif
1316                 /*
1317                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1318                  * instruction to insure that previous stores are
1319                  * included in the write-back.  The processor
1320                  * propagates flush to other processors in the cache
1321                  * coherence domain.
1322                  */
1323                 sfence();
1324                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1325                         clflushopt(sva);
1326                 sfence();
1327         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1328             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1329 #ifdef DEV_APIC
1330                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1331                         return;
1332 #endif
1333                 /*
1334                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1335                  */
1336                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1337                         mfence();
1338                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1339                         clflush(sva);
1340                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1341                         mfence();
1342         } else {
1343
1344                 /*
1345                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1346                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1347                  * Globally invalidate cache.
1348                  */
1349                 pmap_invalidate_cache();
1350         }
1351 }
1352
1353 void
1354 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1355 {
1356         int i;
1357
1358         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1359             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1360                 pmap_invalidate_cache();
1361         } else {
1362                 for (i = 0; i < count; i++)
1363                         pmap_flush_page(pages[i]);
1364         }
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Are we current address space or kernel?
1369  */
1370 static __inline int
1371 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1372 {
1373
1374         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1375             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1376 }
1377
1378 /*
1379  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1380  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1381  */
1382 pt_entry_t *
1383 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1384 {
1385         pd_entry_t newpf;
1386         pd_entry_t *pde;
1387
1388         pde = pmap_pde(pmap, va);
1389         if (*pde & PG_PS)
1390                 return (pde);
1391         if (*pde != 0) {
1392                 /* are we current address space or kernel? */
1393                 if (pmap_is_current(pmap))
1394                         return (vtopte(va));
1395                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1396                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1397                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1398                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1399                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1400                 }
1401                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1402         }
1403         return (NULL);
1404 }
1405
1406 /*
1407  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1408  * being NULL.
1409  */
1410 static __inline void
1411 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1412 {
1413
1414         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1415                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1416 }
1417
1418 /*
1419  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1420  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1421  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1422  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1423  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1424  */
1425 static __inline void
1426 invlcaddr(void *caddr)
1427 {
1428
1429         invlpg((u_int)caddr);
1430 }
1431
1432 /*
1433  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1434  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1435  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1436  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1437  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1438  *
1439  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1440  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1441  */
1442 static pt_entry_t *
1443 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1444 {
1445         pd_entry_t newpf;
1446         pd_entry_t *pde;
1447
1448         pde = pmap_pde(pmap, va);
1449         if (*pde & PG_PS)
1450                 return (pde);
1451         if (*pde != 0) {
1452                 /* are we current address space or kernel? */
1453                 if (pmap_is_current(pmap))
1454                         return (vtopte(va));
1455                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1456                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1457                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1458                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1459                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1460 #ifdef SMP
1461                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1462 #endif
1463                         invlcaddr(PADDR1);
1464                         PMAP1changed++;
1465                 } else
1466 #ifdef SMP
1467                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1468                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1469                         invlcaddr(PADDR1);
1470                         PMAP1changedcpu++;
1471                 } else
1472 #endif
1473                         PMAP1unchanged++;
1474                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1475         }
1476         return (0);
1477 }
1478
1479 /*
1480  *      Routine:        pmap_extract
1481  *      Function:
1482  *              Extract the physical page address associated
1483  *              with the given map/virtual_address pair.
1484  */
1485 vm_paddr_t 
1486 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1487 {
1488         vm_paddr_t rtval;
1489         pt_entry_t *pte;
1490         pd_entry_t pde;
1491
1492         rtval = 0;
1493         PMAP_LOCK(pmap);
1494         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1495         if (pde != 0) {
1496                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1497                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1498                 else {
1499                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1500                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1501                         pmap_pte_release(pte);
1502                 }
1503         }
1504         PMAP_UNLOCK(pmap);
1505         return (rtval);
1506 }
1507
1508 /*
1509  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1510  *      Function:
1511  *              Atomically extract and hold the physical page
1512  *              with the given pmap and virtual address pair
1513  *              if that mapping permits the given protection.
1514  */
1515 vm_page_t
1516 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1517 {
1518         pd_entry_t pde;
1519         pt_entry_t pte, *ptep;
1520         vm_page_t m;
1521         vm_paddr_t pa;
1522
1523         pa = 0;
1524         m = NULL;
1525         PMAP_LOCK(pmap);
1526 retry:
1527         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1528         if (pde != 0) {
1529                 if (pde & PG_PS) {
1530                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1531                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1532                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1533                                         goto retry;
1534                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1535                                     (va & PDRMASK));
1536                                 vm_page_hold(m);
1537                         }
1538                 } else {
1539                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1540                         pte = *ptep;
1541                         pmap_pte_release(ptep);
1542                         if (pte != 0 &&
1543                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1544                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1545                                     &pa))
1546                                         goto retry;
1547                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1548                                 vm_page_hold(m);
1549                         }
1550                 }
1551         }
1552         PA_UNLOCK_COND(pa);
1553         PMAP_UNLOCK(pmap);
1554         return (m);
1555 }
1556
1557 /***************************************************
1558  * Low level mapping routines.....
1559  ***************************************************/
1560
1561 /*
1562  * Add a wired page to the kva.
1563  * Note: not SMP coherent.
1564  *
1565  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1566  */
1567 PMAP_INLINE void 
1568 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1569 {
1570         pt_entry_t *pte;
1571
1572         pte = vtopte(va);
1573         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1574 }
1575
1576 static __inline void
1577 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1578 {
1579         pt_entry_t *pte;
1580
1581         pte = vtopte(va);
1582         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1583 }
1584
1585 /*
1586  * Remove a page from the kernel pagetables.
1587  * Note: not SMP coherent.
1588  *
1589  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1590  */
1591 PMAP_INLINE void
1592 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1593 {
1594         pt_entry_t *pte;
1595
1596         pte = vtopte(va);
1597         pte_clear(pte);
1598 }
1599
1600 /*
1601  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1602  *      virtual address space.
1603  *
1604  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1605  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1606  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1607  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1608  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1609  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1610  *      region.
1611  */
1612 vm_offset_t
1613 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1614 {
1615         vm_offset_t va, sva;
1616         vm_paddr_t superpage_offset;
1617         pd_entry_t newpde;
1618
1619         va = *virt;
1620         /*
1621          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1622          * least one superpage mapping to be created?
1623          */ 
1624         superpage_offset = start & PDRMASK;
1625         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1626                 /*
1627                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1628                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1629                  */
1630                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1631                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1632                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1633                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1634         }
1635         sva = va;
1636         while (start < end) {
1637                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1638                     pseflag) {
1639                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1640                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1641                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1642                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1643                         va += NBPDR;
1644                         start += NBPDR;
1645                 } else {
1646                         pmap_kenter(va, start);
1647                         va += PAGE_SIZE;
1648                         start += PAGE_SIZE;
1649                 }
1650         }
1651         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1652         *virt = va;
1653         return (sva);
1654 }
1655
1656
1657 /*
1658  * Add a list of wired pages to the kva
1659  * this routine is only used for temporary
1660  * kernel mappings that do not need to have
1661  * page modification or references recorded.
1662  * Note that old mappings are simply written
1663  * over.  The page *must* be wired.
1664  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1665  */
1666 void
1667 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1668 {
1669         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1670         vm_page_t m;
1671
1672         oldpte = 0;
1673         pte = vtopte(sva);
1674         endpte = pte + count;
1675         while (pte < endpte) {
1676                 m = *ma++;
1677                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1678                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1679                         oldpte |= *pte;
1680 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1681                         pte_store(pte, pa | pgeflag | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1682 #else
1683                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1684 #endif
1685                 }
1686                 pte++;
1687         }
1688         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1689                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1690                     PAGE_SIZE);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * This routine tears out page mappings from the
1695  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1696  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1697  */
1698 void
1699 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1700 {
1701         vm_offset_t va;
1702
1703         va = sva;
1704         while (count-- > 0) {
1705                 pmap_kremove(va);
1706                 va += PAGE_SIZE;
1707         }
1708         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1709 }
1710
1711 /***************************************************
1712  * Page table page management routines.....
1713  ***************************************************/
1714 static __inline void
1715 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1716 {
1717         vm_page_t m;
1718         int count;
1719
1720         for (count = 0; (m = SLIST_FIRST(free)) != NULL; count++) {
1721                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1722                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1723                 vm_page_free_toq(m);
1724         }
1725         vm_wire_sub(count);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1730  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1731  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1732  */
1733 static __inline void
1734 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1735     boolean_t set_PG_ZERO)
1736 {
1737
1738         if (set_PG_ZERO)
1739                 m->flags |= PG_ZERO;
1740         else
1741                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1742         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1743 }
1744
1745 /*
1746  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1747  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1748  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1749  * ordered by this virtual address range.
1750  */
1751 static __inline int
1752 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1753 {
1754
1755         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1756         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1761  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1762  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1763  * specified virtual address.
1764  */
1765 static __inline vm_page_t
1766 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1767 {
1768
1769         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1770         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1771 }
1772
1773 /*
1774  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1775  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1776  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1777  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1778  */
1779 static inline boolean_t
1780 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1781 {
1782
1783         --m->wire_count;
1784         if (m->wire_count == 0) {
1785                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1786                 return (TRUE);
1787         } else
1788                 return (FALSE);
1789 }
1790
1791 static void
1792 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1793 {
1794         vm_offset_t pteva;
1795
1796         /*
1797          * unmap the page table page
1798          */
1799         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1800         --pmap->pm_stats.resident_count;
1801
1802         /*
1803          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1804          * take effect immediately.
1805          */
1806         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1807         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1808
1809         /* 
1810          * Put page on a list so that it is released after
1811          * *ALL* TLB shootdown is done
1812          */
1813         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * After removing a page table entry, this routine is used to
1818  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1819  */
1820 static int
1821 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1822 {
1823         pd_entry_t ptepde;
1824         vm_page_t mpte;
1825
1826         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1827                 return (0);
1828         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1829         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1830         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Initialize the pmap for the swapper process.
1835  */
1836 void
1837 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1838 {
1839
1840         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1841         /*
1842          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1843          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1844          * not need to be inserted into that list.
1845          */
1846         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1847 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1848         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1849 #endif
1850         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1851         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1852         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1853         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1854         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1855 }
1856
1857 /*
1858  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1859  * such as one in a vmspace structure.
1860  */
1861 int
1862 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1863 {
1864         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1865         vm_paddr_t pa;
1866         int i;
1867
1868         /*
1869          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1870          * page directory table.
1871          */
1872         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1873                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1874                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1875                         return (0);
1876 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1877                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1878                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1879                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1880                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1881                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1882                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1883 #endif
1884                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1885         }
1886         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1887             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1888
1889         /*
1890          * allocate the page directory page(s)
1891          */
1892         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1893                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1894                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1895                 if (m == NULL)
1896                         VM_WAIT;
1897                 else {
1898                         ptdpg[i++] = m;
1899                 }
1900         }
1901
1902         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1903
1904         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1905                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1906                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1907
1908         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1909         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1910         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1911         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1912         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1913
1914         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1915         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1916                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1917                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1918 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1919                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1920 #endif
1921         }
1922
1923         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1924         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1925         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1926
1927         return (1);
1928 }
1929
1930 /*
1931  * this routine is called if the page table page is not
1932  * mapped correctly.
1933  */
1934 static vm_page_t
1935 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1936 {
1937         vm_paddr_t ptepa;
1938         vm_page_t m;
1939
1940         /*
1941          * Allocate a page table page.
1942          */
1943         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1944             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1945                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1946                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1947                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1948                         VM_WAIT;
1949                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1950                         PMAP_LOCK(pmap);
1951                 }
1952
1953                 /*
1954                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1955                  * page may have been allocated.
1956                  */
1957                 return (NULL);
1958         }
1959         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1960                 pmap_zero_page(m);
1961
1962         /*
1963          * Map the pagetable page into the process address space, if
1964          * it isn't already there.
1965          */
1966
1967         pmap->pm_stats.resident_count++;
1968
1969         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1970         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1971                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1972
1973         return (m);
1974 }
1975
1976 static vm_page_t
1977 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1978 {
1979         u_int ptepindex;
1980         pd_entry_t ptepa;
1981         vm_page_t m;
1982
1983         /*
1984          * Calculate pagetable page index
1985          */
1986         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1987 retry:
1988         /*
1989          * Get the page directory entry
1990          */
1991         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1992
1993         /*
1994          * This supports switching from a 4MB page to a
1995          * normal 4K page.
1996          */
1997         if (ptepa & PG_PS) {
1998                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1999                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2000         }
2001
2002         /*
2003          * If the page table page is mapped, we just increment the
2004          * hold count, and activate it.
2005          */
2006         if (ptepa) {
2007                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2008                 m->wire_count++;
2009         } else {
2010                 /*
2011                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2012                  * been deallocated. 
2013                  */
2014                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2015                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2016                         goto retry;
2017         }
2018         return (m);
2019 }
2020
2021
2022 /***************************************************
2023 * Pmap allocation/deallocation routines.
2024  ***************************************************/
2025
2026 /*
2027  * Release any resources held by the given physical map.
2028  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2029  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2030  */
2031 void
2032 pmap_release(pmap_t pmap)
2033 {
2034         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2035         int i;
2036
2037         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2038             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2039             pmap->pm_stats.resident_count));
2040         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2041             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2042         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2043             ("releasing active pmap %p", pmap));
2044
2045         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2046         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2047         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2048
2049         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2050                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2051                     PG_FRAME);
2052
2053         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2054             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2055
2056         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2057
2058         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2059                 m = ptdpg[i];
2060 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2061                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2062                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2063 #endif
2064                 vm_page_unwire_noq(m);
2065                 vm_page_free_zero(m);
2066         }
2067 }
2068
2069 static int
2070 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2071 {
2072         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2073
2074         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2075 }
2076 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2077     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2078
2079 static int
2080 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2081 {
2082         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2083
2084         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2085 }
2086 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2087     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2088
2089 /*
2090  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2091  */
2092 void
2093 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2094 {
2095         vm_paddr_t ptppaddr;
2096         vm_page_t nkpg;
2097         pd_entry_t newpdir;
2098
2099         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2100         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2101         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2102                 addr = kernel_map->max_offset;
2103         while (kernel_vm_end < addr) {
2104                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2105                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2106                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2107                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2108                                 break;
2109                         }
2110                         continue;
2111                 }
2112
2113                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2114                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2115                     VM_ALLOC_ZERO);
2116                 if (nkpg == NULL)
2117                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2118
2119                 nkpt++;
2120
2121                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2122                         pmap_zero_page(nkpg);
2123                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2124                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2125                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2126
2127                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2128                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2129                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2130                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2131                         break;
2132                 }
2133         }
2134 }
2135
2136
2137 /***************************************************
2138  * page management routines.
2139  ***************************************************/
2140
2141 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2142 CTASSERT(_NPCM == 11);
2143 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2144
2145 static __inline struct pv_chunk *
2146 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2147 {
2148
2149         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2150 }
2151
2152 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2153
2154 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2155 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2156
2157 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2158         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2159         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2160         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2161         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2162 };
2163
2164 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2165         "Current number of pv entries");
2166
2167 #ifdef PV_STATS
2168 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2169
2170 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2171         "Current number of pv entry chunks");
2172 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2173         "Current number of pv entry chunks allocated");
2174 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2175         "Current number of pv entry chunks frees");
2176 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2177         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2178
2179 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2180 static int pv_entry_spare;
2181
2182 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2183         "Current number of pv entry frees");
2184 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2185         "Current number of pv entry allocs");
2186 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2187         "Current number of spare pv entries");
2188 #endif
2189
2190 /*
2191  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2192  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2193  * another pv entry chunk.
2194  */
2195 static vm_page_t
2196 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2197 {
2198         struct pch newtail;
2199         struct pv_chunk *pc;
2200         struct md_page *pvh;
2201         pd_entry_t *pde;
2202         pmap_t pmap;
2203         pt_entry_t *pte, tpte;
2204         pv_entry_t pv;
2205         vm_offset_t va;
2206         vm_page_t m, m_pc;
2207         struct spglist free;
2208         uint32_t inuse;
2209         int bit, field, freed;
2210
2211         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2212         pmap = NULL;
2213         m_pc = NULL;
2214         SLIST_INIT(&free);
2215         TAILQ_INIT(&newtail);
2216         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2217             SLIST_EMPTY(&free))) {
2218                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2219                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2220                         if (pmap != NULL) {
2221                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2222                                 if (pmap != locked_pmap)
2223                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2224                         }
2225                         pmap = pc->pc_pmap;
2226                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2227                         if (pmap > locked_pmap)
2228                                 PMAP_LOCK(pmap);
2229                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2230                                 pmap = NULL;
2231                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2232                                 continue;
2233                         }
2234                 }
2235
2236                 /*
2237                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2238                  */
2239                 freed = 0;
2240                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2241                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2242                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2243                                 bit = bsfl(inuse);
2244                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2245                                 va = pv->pv_va;
2246                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2247                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2248                                         continue;
2249                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2250                                 tpte = *pte;
2251                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2252                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2253                                 pmap_pte_release(pte);
2254                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2255                                         continue;
2256                                 KASSERT(tpte != 0,
2257                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2258                                     pmap, va));
2259                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2260                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2261                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2262                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2263                                         vm_page_dirty(m);
2264                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2265                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2266                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2267                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2268                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2269                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2270                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2271                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2272                                                     PGA_WRITEABLE);
2273                                         }
2274                                 }
2275                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2276                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2277                                 freed++;
2278                         }
2279                 }
2280                 if (freed == 0) {
2281                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2282                         continue;
2283                 }
2284                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2285                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2286                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2287                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2288                 pv_entry_count -= freed;
2289                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2290                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2291                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2292                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2293                                     pc_list);
2294                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2295
2296                                 /*
2297                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2298                                  * sufficient.
2299                                  */
2300                                 if (pmap == locked_pmap)
2301                                         goto out;
2302                                 break;
2303                         }
2304                 if (field == _NPCM) {
2305                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2306                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2307                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2308                         /* Entire chunk is free; return it. */
2309                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2310                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2311                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2312                         break;
2313                 }
2314         }
2315 out:
2316         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2317         if (pmap != NULL) {
2318                 pmap_invalidate_all(pmap);
2319                 if (pmap != locked_pmap)
2320                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2321         }
2322         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2323                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2324                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2325                 /* Recycle a freed page table page. */
2326                 m_pc->wire_count = 1;
2327         }
2328         pmap_free_zero_pages(&free);
2329         return (m_pc);
2330 }
2331
2332 /*
2333  * free the pv_entry back to the free list
2334  */
2335 static void
2336 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2337 {
2338         struct pv_chunk *pc;
2339         int idx, field, bit;
2340
2341         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2342         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2343         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2344         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2345         pv_entry_count--;
2346         pc = pv_to_chunk(pv);
2347         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2348         field = idx / 32;
2349         bit = idx % 32;
2350         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2351         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2352                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2353                         /*
2354                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2355                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2356                          */
2357                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2358                             pc)) {
2359                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2360                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2361                                     pc_list);
2362                         }
2363                         return;
2364                 }
2365         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2366         free_pv_chunk(pc);
2367 }
2368
2369 static void
2370 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2371 {
2372         vm_page_t m;
2373
2374         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2375         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2376         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2377         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2378         /* entire chunk is free, return it */
2379         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2380         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2381         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2382         vm_page_free(m);
2383         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2384 }
2385
2386 /*
2387  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2388  * when needed.
2389  */
2390 static pv_entry_t
2391 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2392 {
2393         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2394         static struct timeval lastprint;
2395         int bit, field;
2396         pv_entry_t pv;
2397         struct pv_chunk *pc;
2398         vm_page_t m;
2399
2400         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2401         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2402         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2403         pv_entry_count++;
2404         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2405                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2406                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2407                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2408                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2409 retry:
2410         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2411         if (pc != NULL) {
2412                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2413                         if (pc->pc_map[field]) {
2414                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2415                                 break;
2416                         }
2417                 }
2418                 if (field < _NPCM) {
2419                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2420                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2421                         /* If this was the last item, move it to tail */
2422                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2423                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2424                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2425                                         return (pv);    /* not full, return */
2426                                 }
2427                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2428                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2429                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2430                         return (pv);
2431                 }
2432         }
2433         /*
2434          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2435          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2436          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2437          */
2438         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2439             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2440                 if (try) {
2441                         pv_entry_count--;
2442                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2443                         return (NULL);
2444                 }
2445                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2446                 if (m == NULL)
2447                         goto retry;
2448         }
2449         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2450         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2451         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2452         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2453         pc->pc_pmap = pmap;
2454         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2455         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2456                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2457         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2458         pv = &pc->pc_pventry[0];
2459         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2460         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2461         return (pv);
2462 }
2463
2464 static __inline pv_entry_t
2465 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2466 {
2467         pv_entry_t pv;
2468
2469         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2470         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2471                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2472                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2473                         break;
2474                 }
2475         }
2476         return (pv);
2477 }
2478
2479 static void
2480 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2481 {
2482         struct md_page *pvh;
2483         pv_entry_t pv;
2484         vm_offset_t va_last;
2485         vm_page_t m;
2486
2487         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2488         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2489             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2490
2491         /*
2492          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2493          * page's pv list.
2494          */
2495         pvh = pa_to_pvh(pa);
2496         va = trunc_4mpage(va);
2497         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2498         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2499         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2500         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2501         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2502         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2503         do {
2504                 m++;
2505                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2506                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2507                 va += PAGE_SIZE;
2508                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2509         } while (va < va_last);
2510 }
2511
2512 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2513 static void
2514 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2515 {
2516         struct md_page *pvh;
2517         pv_entry_t pv;
2518         vm_offset_t va_last;
2519         vm_page_t m;
2520
2521         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2522         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2523             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2524
2525         /*
2526          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2527          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2528          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2529          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2530          * removes one of the mappings that is being promoted.
2531          */
2532         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2533         va = trunc_4mpage(va);
2534         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2535         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2536         pvh = pa_to_pvh(pa);
2537         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2538         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2539         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2540         do {
2541                 m++;
2542                 va += PAGE_SIZE;
2543                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2544         } while (va < va_last);
2545 }
2546 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2547
2548 static void
2549 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2550 {
2551         pv_entry_t pv;
2552
2553         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2554         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2555         free_pv_entry(pmap, pv);
2556 }
2557
2558 static void
2559 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2560 {
2561         struct md_page *pvh;
2562
2563         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2564         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2565         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2566                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2567                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2568                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2569         }
2570 }
2571
2572 /*
2573  * Create a pv entry for page at pa for
2574  * (pmap, va).
2575  */
2576 static void
2577 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2578 {
2579         pv_entry_t pv;
2580
2581         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2582         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2583         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2584         pv->pv_va = va;
2585         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Conditionally create a pv entry.
2590  */
2591 static boolean_t
2592 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2593 {
2594         pv_entry_t pv;
2595
2596         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2597         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2598         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2599             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2600                 pv->pv_va = va;
2601                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2602                 return (TRUE);
2603         } else
2604                 return (FALSE);
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2609  */
2610 static boolean_t
2611 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2612 {
2613         struct md_page *pvh;
2614         pv_entry_t pv;
2615
2616         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2617         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2618             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2619                 pv->pv_va = va;
2620                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2621                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2622                 return (TRUE);
2623         } else
2624                 return (FALSE);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2629  */
2630 static void
2631 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2632 {
2633         pt_entry_t *pte;
2634
2635         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2636                 *pte = newpte;  
2637                 newpte += PAGE_SIZE;
2638         }
2639 }
2640
2641 /*
2642  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2643  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2644  */
2645 static boolean_t
2646 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2647 {
2648         pd_entry_t newpde, oldpde;
2649         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2650         vm_paddr_t mptepa;
2651         vm_page_t mpte;
2652         struct spglist free;
2653         vm_offset_t sva;
2654
2655         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2656         oldpde = *pde;
2657         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2658             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2659         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2660             NULL) {
2661                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2662                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2663                     " is missing"));
2664
2665                 /*
2666                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2667                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2668                  * allocation of the new page table page fails.
2669                  */
2670                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2671                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2672                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2673                         SLIST_INIT(&free);
2674                         sva = trunc_4mpage(va);
2675                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2676                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2677                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2678                         pmap_free_zero_pages(&free);
2679                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2680                             " in pmap %p", va, pmap);
2681                         return (FALSE);
2682                 }
2683                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2684                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2685         }
2686         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2687
2688         /*
2689          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2690          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2691          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2692          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2693          */
2694         if (va >= KERNBASE)
2695                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2696         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2697                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2698                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2699 #ifdef SMP
2700                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2701 #endif
2702                         invlcaddr(PADDR1);
2703                         PMAP1changed++;
2704                 } else
2705 #ifdef SMP
2706                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2707                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2708                         invlcaddr(PADDR1);
2709                         PMAP1changedcpu++;
2710                 } else
2711 #endif
2712                         PMAP1unchanged++;
2713                 firstpte = PADDR1;
2714         } else {
2715                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2716                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2717                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2718                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2719                 }
2720                 firstpte = PADDR2;
2721         }
2722         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2723         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2724             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2725         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2726             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2727         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2728         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2729                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2730
2731         /*
2732          * If the page table page is new, initialize it.
2733          */
2734         if (mpte->wire_count == 1) {
2735                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2736                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2737         }
2738         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2739             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2740             " addresses"));
2741
2742         /*
2743          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2744          * entries.
2745          */ 
2746         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2747                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2748         
2749         /*
2750          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2751          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2752          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2753          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2754          * the read above and the store below. 
2755          */
2756         if (workaround_erratum383)
2757                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2758         else if (pmap == kernel_pmap)
2759                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2760         else
2761                 pde_store(pde, newpde); 
2762         if (firstpte == PADDR2)
2763                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2764
2765         /*
2766          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2767          */
2768         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2769
2770         /*
2771          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2772          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2773          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2774          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2775          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2776          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2777          * the 2mpage to referencing the page table page.
2778          */
2779         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2780                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2781
2782         pmap_pde_demotions++;
2783         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2784             " in pmap %p", va, pmap);
2785         return (TRUE);
2786 }
2787
2788 /*
2789  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2790  */
2791 static void
2792 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2793 {
2794         pd_entry_t newpde;
2795         vm_paddr_t mptepa;
2796         vm_page_t mpte;
2797
2798         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2799         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2800         if (mpte == NULL)
2801                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2802
2803         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2804         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2805
2806         /*
2807          * Initialize the page table page.
2808          */
2809         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2810
2811         /*
2812          * Remove the mapping.
2813          */
2814         if (workaround_erratum383)
2815                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2816         else 
2817                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2818
2819         /*
2820          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2821          */
2822         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2823 }
2824
2825 /*
2826  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2827  */
2828 static void
2829 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2830     struct spglist *free)
2831 {
2832         struct md_page *pvh;
2833         pd_entry_t oldpde;
2834         vm_offset_t eva, va;
2835         vm_page_t m, mpte;
2836
2837         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2838         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2839             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2840         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2841         if (oldpde & PG_W)
2842                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2843
2844         /*
2845          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2846          * PG_G.
2847          */
2848         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2849                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2850
2851         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2852         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2853                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2854                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2855                 eva = sva + NBPDR;
2856                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2857                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2858                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2859                                 vm_page_dirty(m);
2860                         if (oldpde & PG_A)
2861                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2862                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2863                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2864                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2865                 }
2866         }
2867         if (pmap == kernel_pmap) {
2868                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2869         } else {
2870                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2871                 if (mpte != NULL) {
2872                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2873                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2874                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2875                         mpte->wire_count = 0;
2876                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2877                 }
2878         }
2879 }
2880
2881 /*
2882  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2883  */
2884 static int
2885 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2886     struct spglist *free)
2887 {
2888         pt_entry_t oldpte;
2889         vm_page_t m;
2890
2891         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2892         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2893         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2894         KASSERT(oldpte != 0,
2895             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2896         if (oldpte & PG_W)
2897                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2898         /*
2899          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2900          * PG_G.
2901          */
2902         if (oldpte & PG_G)
2903                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2904         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2905         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2906                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2907                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2908                         vm_page_dirty(m);
2909                 if (oldpte & PG_A)
2910                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2911                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2912         }
2913         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2914 }
2915
2916 /*
2917  * Remove a single page from a process address space
2918  */
2919 static void
2920 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2921 {
2922         pt_entry_t *pte;
2923
2924         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2925         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2926         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2927         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2928                 return;
2929         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2930         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2931 }
2932
2933 /*
2934  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2935  *
2936  *      It is assumed that the start and end are properly
2937  *      rounded to the page size.
2938  */
2939 void
2940 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2941 {
2942         vm_offset_t pdnxt;
2943         pd_entry_t ptpaddr;
2944         pt_entry_t *pte;
2945         struct spglist free;
2946         int anyvalid;
2947
2948         /*
2949          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2950          */
2951         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2952                 return;
2953
2954         anyvalid = 0;
2955         SLIST_INIT(&free);
2956
2957         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2958         sched_pin();
2959         PMAP_LOCK(pmap);
2960
2961         /*
2962          * special handling of removing one page.  a very
2963          * common operation and easy to short circuit some
2964          * code.
2965          */
2966         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2967             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2968                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2969                 goto out;
2970         }
2971
2972         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2973                 u_int pdirindex;
2974
2975                 /*
2976                  * Calculate index for next page table.
2977                  */
2978                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2979                 if (pdnxt < sva)
2980                         pdnxt = eva;
2981                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2982                         break;
2983
2984                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2985                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2986
2987                 /*
2988                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2989                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2990                  */
2991                 if (ptpaddr == 0)
2992                         continue;
2993
2994                 /*
2995                  * Check for large page.
2996                  */
2997                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2998                         /*
2999                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3000                          * demote the mapping and fall through.
3001                          */
3002                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3003                                 /*
3004                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3005                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3006                                  */
3007                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3008                                         anyvalid = 1;
3009                                 pmap_remove_pde(pmap,
3010                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3011                                 continue;
3012                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3013                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3014                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3015                                 continue;
3016                         }
3017                 }
3018
3019                 /*
3020                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3021                  * by the current page table page, or to the end of the
3022                  * range being removed.
3023                  */
3024                 if (pdnxt > eva)
3025                         pdnxt = eva;
3026
3027                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3028                     sva += PAGE_SIZE) {
3029                         if (*pte == 0)
3030                                 continue;
3031
3032                         /*
3033                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3034                          * by pmap_remove_pte().
3035                          */
3036                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3037                                 anyvalid = 1;
3038                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3039                                 break;
3040                 }
3041         }
3042 out:
3043         sched_unpin();
3044         if (anyvalid)
3045                 pmap_invalidate_all(pmap);
3046         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3047         PMAP_UNLOCK(pmap);
3048         pmap_free_zero_pages(&free);
3049 }
3050
3051 /*
3052  *      Routine:        pmap_remove_all
3053  *      Function:
3054  *              Removes this physical page from
3055  *              all physical maps in which it resides.
3056  *              Reflects back modify bits to the pager.
3057  *
3058  *      Notes:
3059  *              Original versions of this routine were very
3060  *              inefficient because they iteratively called
3061  *              pmap_remove (slow...)
3062  */
3063
3064 void
3065 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3066 {
3067         struct md_page *pvh;
3068         pv_entry_t pv;
3069         pmap_t pmap;
3070         pt_entry_t *pte, tpte;
3071         pd_entry_t *pde;
3072         vm_offset_t va;
3073         struct spglist free;
3074
3075         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3076             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3077         SLIST_INIT(&free);
3078         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3079         sched_pin();
3080         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3081                 goto small_mappings;
3082         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3083         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3084                 va = pv->pv_va;
3085                 pmap = PV_PMAP(pv);
3086                 PMAP_LOCK(pmap);
3087                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3088                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3089                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3090         }
3091 small_mappings:
3092         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3093                 pmap = PV_PMAP(pv);
3094                 PMAP_LOCK(pmap);
3095                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3096                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3097                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3098                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3099                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3100                 tpte = pte_load_clear(pte);
3101                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3102                     pmap, pv->pv_va));
3103                 if (tpte & PG_W)
3104                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3105                 if (tpte & PG_A)
3106                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3107
3108                 /*
3109                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3110                  */
3111                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3112                         vm_page_dirty(m);
3113                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3114                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3115                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3116                 free_pv_entry(pmap, pv);
3117                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3118         }
3119         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3120         sched_unpin();
3121         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3122         pmap_free_zero_pages(&free);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3127  */
3128 static boolean_t
3129 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3130 {
3131         pd_entry_t newpde, oldpde;
3132         vm_offset_t eva, va;
3133         vm_page_t m;
3134         boolean_t anychanged;
3135
3136         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3137         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3138             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3139         anychanged = FALSE;
3140 retry:
3141         oldpde = newpde = *pde;
3142         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3143             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3144                 eva = sva + NBPDR;
3145                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3146                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3147                         vm_page_dirty(m);
3148         }
3149         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3150                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3151 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3152         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3153                 newpde |= pg_nx;
3154 #endif
3155         if (newpde != oldpde) {
3156                 /*
3157                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3158                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3159                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3160                  */
3161                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3162                         goto retry;
3163                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3164                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3165                 else
3166                         anychanged = TRUE;
3167         }
3168         return (anychanged);
3169 }
3170
3171 /*
3172  *      Set the physical protection on the
3173  *      specified range of this map as requested.
3174  */
3175 void
3176 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3177 {
3178         vm_offset_t pdnxt;
3179         pd_entry_t ptpaddr;
3180         pt_entry_t *pte;
3181         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3182
3183         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3184         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3185                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3186                 return;
3187         }
3188
3189 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3190         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3191             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3192                 return;
3193 #else
3194         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3195                 return;
3196 #endif
3197
3198         if (pmap_is_current(pmap))
3199                 pv_lists_locked = FALSE;
3200         else {
3201                 pv_lists_locked = TRUE;
3202 resume:
3203                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3204                 sched_pin();
3205         }
3206         anychanged = FALSE;
3207
3208         PMAP_LOCK(pmap);
3209         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3210                 pt_entry_t obits, pbits;
3211                 u_int pdirindex;
3212
3213                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3214                 if (pdnxt < sva)
3215                         pdnxt = eva;
3216
3217                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3218                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3219
3220                 /*
3221                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3222                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3223                  */
3224                 if (ptpaddr == 0)
3225                         continue;
3226
3227                 /*
3228                  * Check for large page.
3229                  */
3230                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3231                         /*
3232                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3233                          * demote the mapping and fall through.
3234                          */
3235                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3236                                 /*
3237                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3238                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3239                                  */
3240                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3241                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3242                                         anychanged = TRUE;
3243                                 continue;
3244                         } else {
3245                                 if (!pv_lists_locked) {
3246                                         pv_lists_locked = TRUE;
3247                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3248                                                 if (anychanged)
3249                                                         pmap_invalidate_all(
3250                                                             pmap);
3251                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3252                                                 goto resume;
3253                                         }
3254                                         sched_pin();
3255                                 }
3256                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3257                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3258                                         /*
3259                                          * The large page mapping was
3260                                          * destroyed.
3261                                          */
3262                                         continue;
3263                                 }
3264                         }
3265                 }
3266
3267                 if (pdnxt > eva)
3268                         pdnxt = eva;
3269
3270                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3271                     sva += PAGE_SIZE) {
3272                         vm_page_t m;
3273
3274 retry:
3275                         /*
3276                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3277                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3278                          * significant 32 bits.
3279                          */
3280                         obits = pbits = *pte;
3281                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3282                                 continue;
3283
3284                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3285                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3286                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3287                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3288                                         vm_page_dirty(m);
3289                                 }
3290                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3291                         }
3292 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3293                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3294                                 pbits |= pg_nx;
3295 #endif
3296
3297                         if (pbits != obits) {
3298 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3299                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3300                                         goto retry;
3301 #else
3302                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3303                                     pbits))
3304                                         goto retry;
3305 #endif
3306                                 if (obits & PG_G)
3307                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3308                                 else
3309                                         anychanged = TRUE;
3310                         }
3311                 }
3312         }
3313         if (anychanged)
3314                 pmap_invalidate_all(pmap);
3315         if (pv_lists_locked) {
3316                 sched_unpin();
3317                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3318         }
3319         PMAP_UNLOCK(pmap);
3320 }
3321
3322 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3323 /*
3324  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3325  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3326  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3327  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3328  * mappings must have identical characteristics.
3329  *
3330  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3331  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3332  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3333  * pmap.
3334  */
3335 static void
3336 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3337 {
3338         pd_entry_t newpde;
3339         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3340         vm_offset_t oldpteva;
3341         vm_page_t mpte;
3342
3343         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3344
3345         /*
3346          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3347          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3348          * within a 2- or 4MB page.
3349          */
3350         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3351 setpde:
3352         newpde = *firstpte;
3353         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3354                 pmap_pde_p_failures++;
3355                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3356                     " in pmap %p", va, pmap);
3357                 return;
3358         }
3359         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3360                 pmap_pde_p_failures++;
3361                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3362                     " in pmap %p", va, pmap);
3363                 return;
3364         }
3365         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3366                 /*
3367                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3368                  * a TLB invalidation.
3369                  */
3370                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3371                     ~PG_RW))  
3372                         goto setpde;
3373                 newpde &= ~PG_RW;
3374         }
3375
3376         /* 
3377          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3378          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3379          * characteristics to the first PTE.
3380          */
3381         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3382         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3383 setpte:
3384                 oldpte = *pte;
3385                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3386                         pmap_pde_p_failures++;
3387                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3388                             " in pmap %p", va, pmap);
3389                         return;
3390                 }
3391                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3392                         /*
3393                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3394                          * without a TLB invalidation.
3395                          */
3396                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3397                             oldpte & ~PG_RW))
3398                                 goto setpte;
3399                         oldpte &= ~PG_RW;
3400                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3401                             (va & ~PDRMASK);
3402                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3403                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3404                 }
3405                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3406                         pmap_pde_p_failures++;
3407                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3408                             " in pmap %p", va, pmap);
3409                         return;
3410                 }
3411                 pa -= PAGE_SIZE;
3412         }
3413
3414         /*
3415          * Save the page table page in its current state until the PDE
3416          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3417          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3418          */
3419         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3420         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3421             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3422             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3423         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3424             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3425         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3426                 pmap_pde_p_failures++;
3427                 CTR2(KTR_PMAP,
3428                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3429                     pmap);
3430                 return;
3431         }
3432
3433         /*
3434          * Promote the pv entries.
3435          */
3436         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3437                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3438
3439         /*
3440          * Propagate the PAT index to its proper position.
3441          */
3442         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3443                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3444
3445         /*
3446          * Map the superpage.
3447          */
3448         if (workaround_erratum383)
3449                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3450         else if (pmap == kernel_pmap)
3451                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3452         else
3453                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3454
3455         pmap_pde_promotions++;
3456         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3457             " in pmap %p", va, pmap);
3458 }
3459 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3460
3461 /*
3462  *      Insert the given physical page (p) at
3463  *      the specified virtual address (v) in the
3464  *      target physical map with the protection requested.
3465  *
3466  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3467  *      that the related pte can not be reclaimed.
3468  *
3469  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3470  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3471  *      insert this page into the given map NOW.
3472  */
3473 int
3474 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3475     u_int flags, int8_t psind)
3476 {
3477         pd_entry_t *pde;
3478         pt_entry_t *pte;
3479         pt_entry_t newpte, origpte;
3480         pv_entry_t pv;
3481         vm_paddr_t opa, pa;
3482         vm_page_t mpte, om;
3483         boolean_t invlva, wired;
3484
3485         va = trunc_page(va);
3486         mpte = NULL;
3487         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3488
3489         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3490         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3491             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3492             va));
3493         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3494                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3495
3496         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3497         PMAP_LOCK(pmap);
3498         sched_pin();
3499
3500         pde = pmap_pde(pmap, va);
3501         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3502                 /*
3503                  * va is for UVA.
3504                  * In the case that a page table page is not resident,
3505                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3506                  * demotion.
3507                  */
3508                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3509                 if (mpte == NULL) {
3510                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3511                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3512                         sched_unpin();
3513                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3514                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3515                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3516                 }
3517         } else {
3518                 /*
3519                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3520                  * to install a page table page.  PG_V is also
3521                  * asserted by pmap_demote_pde().
3522                  */
3523                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3524                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3525                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3526                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3527                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3528         }
3529         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3530
3531         /*
3532          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3533          * happen.  We should have either allocated the page table
3534          * page or demoted the existing mapping above.
3535          */
3536         if (pte == NULL) {
3537                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3538                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3539         }
3540
3541         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3542         om = NULL;
3543         origpte = *pte;
3544         opa = origpte & PG_FRAME;
3545
3546         /*
3547          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3548          */
3549         if (origpte && (opa == pa)) {
3550                 /*
3551                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3552                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3553                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3554                  * the PT page will be also.
3555                  */
3556                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3557                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3558                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3559                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3560
3561                 /*
3562                  * Remove extra pte reference
3563                  */
3564                 if (mpte)
3565                         mpte->wire_count--;
3566
3567                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3568                         om = m;
3569                         pa |= PG_MANAGED;
3570                 }
3571                 goto validate;
3572         } 
3573
3574         pv = NULL;
3575
3576         /*
3577          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3578          * handle validating new mapping.
3579          */
3580         if (opa) {
3581                 if (origpte & PG_W)
3582                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3583                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3584                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3585                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3586                 }
3587                 if (mpte != NULL) {
3588                         mpte->wire_count--;
3589                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3590                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3591                              " va: 0x%x", va));
3592                 }
3593         } else
3594                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3595
3596         /*
3597          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3598          */
3599         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3600                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3601                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3602                 if (pv == NULL)
3603                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3604                 pv->pv_va = va;
3605                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3606                 pa |= PG_MANAGED;
3607         } else if (pv != NULL)
3608                 free_pv_entry(pmap, pv);
3609
3610         /*
3611          * Increment counters
3612          */
3613         if (wired)
3614                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3615
3616 validate:
3617         /*
3618          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3619          */
3620         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3621         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3622                 newpte |= PG_RW;
3623                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3624                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3625         }
3626 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3627         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3628                 newpte |= pg_nx;
3629 #endif
3630         if (wired)
3631                 newpte |= PG_W;
3632         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3633                 newpte |= PG_U;
3634         if (pmap == kernel_pmap)
3635                 newpte |= pgeflag;
3636
3637         /*
3638          * if the mapping or permission bits are different, we need
3639          * to update the pte.
3640          */
3641         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3642                 newpte |= PG_A;
3643                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3644                         newpte |= PG_M;
3645                 if (origpte & PG_V) {
3646                         invlva = FALSE;
3647                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3648                         if (origpte & PG_A) {
3649                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3650                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3651                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3652                                         invlva = TRUE;
3653 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3654                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3655                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3656                                         invlva = TRUE;
3657 #endif
3658                         }
3659                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3660                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3661                                         vm_page_dirty(om);
3662                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3663                                         invlva = TRUE;
3664                         }
3665                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3666                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3667                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3668                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3669                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3670                         if (invlva)
3671                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3672                 } else
3673                         pte_store(pte, newpte);
3674         }
3675
3676 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3677         /*
3678          * If both the page table page and the reservation are fully
3679          * populated, then attempt promotion.
3680          */
3681         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3682             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3683             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3684                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3685 #endif
3686
3687         sched_unpin();
3688         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3689         PMAP_UNLOCK(pmap);
3690         return (KERN_SUCCESS);
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3695  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3696  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3697  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3698  */
3699 static boolean_t
3700 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3701 {
3702         pd_entry_t *pde, newpde;
3703
3704         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3705         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3706         pde = pmap_pde(pmap, va);
3707         if (*pde != 0) {
3708                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3709                     " in pmap %p", va, pmap);
3710                 return (FALSE);
3711         }
3712         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3713             PG_PS | PG_V;
3714         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3715                 newpde |= PG_MANAGED;
3716
3717                 /*
3718                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3719                  */
3720                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3721                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3722                             " in pmap %p", va, pmap);
3723                         return (FALSE);
3724                 }
3725         }
3726 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3727         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3728                 newpde |= pg_nx;
3729 #endif
3730         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3731                 newpde |= PG_U;
3732
3733         /*
3734          * Increment counters.
3735          */
3736         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3737
3738         /*
3739          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3740          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3741          */
3742         pde_store(pde, newpde);
3743
3744         pmap_pde_mappings++;
3745         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3746             " in pmap %p", va, pmap);
3747         return (TRUE);
3748 }
3749
3750 /*
3751  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3752  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3753  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3754  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3755  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3756  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3757  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3758  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3759  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3760  * corresponding offset from m_start are mapped.
3761  */
3762 void
3763 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3764     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3765 {
3766         vm_offset_t va;
3767         vm_page_t m, mpte;
3768         vm_pindex_t diff, psize;
3769
3770         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3771
3772         psize = atop(end - start);
3773         mpte = NULL;
3774         m = m_start;
3775         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3776         PMAP_LOCK(pmap);
3777         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3778                 va = start + ptoa(diff);
3779                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3780                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3781                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3782                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3783                 else
3784                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3785                             mpte);
3786                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3787         }
3788         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3789         PMAP_UNLOCK(pmap);
3790 }
3791
3792 /*
3793  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3794  * 1. Current pmap & pmap exists.
3795  * 2. Not wired.
3796  * 3. Read access.
3797  * 4. No page table pages.
3798  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3799  */
3800
3801 void
3802 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3803 {
3804
3805         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3806         PMAP_LOCK(pmap);
3807         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3808         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3809         PMAP_UNLOCK(pmap);
3810 }
3811
3812 static vm_page_t
3813 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3814     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3815 {
3816         pt_entry_t *pte;
3817         vm_paddr_t pa;
3818         struct spglist free;
3819
3820         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3821             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3822             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3823         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3824         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3825
3826         /*
3827          * In the case that a page table page is not
3828          * resident, we are creating it here.
3829          */
3830         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3831                 u_int ptepindex;
3832                 pd_entry_t ptepa;
3833
3834                 /*
3835                  * Calculate pagetable page index
3836                  */
3837                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3838                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3839                         mpte->wire_count++;
3840                 } else {
3841                         /*
3842                          * Get the page directory entry
3843                          */
3844                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3845
3846                         /*
3847                          * If the page table page is mapped, we just increment
3848                          * the hold count, and activate it.
3849                          */
3850                         if (ptepa) {
3851                                 if (ptepa & PG_PS)
3852                                         return (NULL);
3853                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3854                                 mpte->wire_count++;
3855                         } else {
3856                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3857                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3858                                 if (mpte == NULL)
3859                                         return (mpte);
3860                         }
3861                 }
3862         } else {
3863                 mpte = NULL;
3864         }
3865
3866         /*
3867          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3868          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3869          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3870          * But that isn't as quick as vtopte.
3871          */
3872         pte = vtopte(va);
3873         if (*pte) {
3874                 if (mpte != NULL) {
3875                         mpte->wire_count--;
3876                         mpte = NULL;
3877                 }
3878                 return (mpte);
3879         }
3880
3881         /*
3882          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3883          */
3884         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3885             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3886                 if (mpte != NULL) {
3887                         SLIST_INIT(&free);
3888                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3889                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3890                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3891                         }
3892                         
3893                         mpte = NULL;
3894                 }
3895                 return (mpte);
3896         }
3897
3898         /*
3899          * Increment counters
3900          */
3901         pmap->pm_stats.resident_count++;
3902
3903         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3904 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3905         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3906                 pa |= pg_nx;
3907 #endif
3908
3909         /*
3910          * Now validate mapping with RO protection
3911          */
3912         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3913                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3914         else
3915                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3916         return (mpte);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3921  * to be used for panic dumps.
3922  */
3923 void *
3924 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3925 {
3926         vm_offset_t va;
3927
3928         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3929         pmap_kenter(va, pa);
3930         invlpg(va);
3931         return ((void *)crashdumpmap);
3932 }
3933
3934 /*
3935  * This code maps large physical mmap regions into the
3936  * processor address space.  Note that some shortcuts
3937  * are taken, but the code works.
3938  */
3939 void
3940 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3941     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3942 {
3943         pd_entry_t *pde;
3944         vm_paddr_t pa, ptepa;
3945         vm_page_t p;
3946         int pat_mode;
3947
3948         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3949         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3950             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3951         if (pseflag && 
3952             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3953                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3954                         return;
3955                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3956                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3957                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3958                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3959
3960                 /*
3961                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3962                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3963                  */
3964                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3965                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3966                         return;
3967
3968                 /*
3969                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3970                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3971                  * memory attributes.
3972                  */
3973                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3974                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3975                     pa += PAGE_SIZE) {
3976                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3977                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3978                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3979                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3980                                 return;
3981                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3982                 }
3983
3984                 /*
3985                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3986                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3987                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3988                  */
3989                 PMAP_LOCK(pmap);
3990                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3991                     size; pa += NBPDR) {
3992                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3993                         if (*pde == 0) {
3994                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3995                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3996                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3997                                     PAGE_SIZE;
3998                                 pmap_pde_mappings++;
3999                         }
4000                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4001                         addr += NBPDR;
4002                 }
4003                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4004         }
4005 }
4006
4007 /*
4008  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4009  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4010  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4011  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4012  *
4013  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4014  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4015  */
4016 void
4017 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4018 {
4019         vm_offset_t pdnxt;
4020         pd_entry_t *pde;
4021         pt_entry_t *pte;
4022         boolean_t pv_lists_locked;
4023
4024         if (pmap_is_current(pmap))
4025                 pv_lists_locked = FALSE;
4026         else {
4027                 pv_lists_locked = TRUE;
4028 resume:
4029                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4030                 sched_pin();
4031         }
4032         PMAP_LOCK(pmap);
4033         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4034                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4035                 if (pdnxt < sva)
4036                         pdnxt = eva;
4037                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4038                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4039                         continue;
4040                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4041                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4042                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4043                                     (uintmax_t)*pde);
4044
4045                         /*
4046                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4047                          * demote the mapping and fall through.
4048                          */
4049                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4050                                 /*
4051                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4052                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4053                                  * significant 32 bits.
4054                                  */
4055                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4056                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4057                                     PAGE_SIZE;
4058                                 continue;
4059                         } else {
4060                                 if (!pv_lists_locked) {
4061                                         pv_lists_locked = TRUE;
4062                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4063                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4064                                                 /* Repeat sva. */
4065                                                 goto resume;
4066                                         }
4067                                         sched_pin();
4068                                 }
4069                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4070                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4071                         }
4072                 }
4073                 if (pdnxt > eva)
4074                         pdnxt = eva;
4075                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4076                     sva += PAGE_SIZE) {
4077                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4078                                 continue;
4079                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4080                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4081                                     (uintmax_t)*pte);
4082
4083                         /*
4084                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4085                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4086                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4087                          *
4088                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4089                          */
4090                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4091                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4092                 }
4093         }
4094         if (pv_lists_locked) {
4095                 sched_unpin();
4096                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4097         }
4098         PMAP_UNLOCK(pmap);
4099 }
4100
4101
4102 /*
4103  *      Copy the range specified by src_addr/len
4104  *      from the source map to the range dst_addr/len
4105  *      in the destination map.
4106  *
4107  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4108  */
4109
4110 void
4111 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4112     vm_offset_t src_addr)
4113 {
4114         struct spglist free;
4115         vm_offset_t addr;
4116         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4117         vm_offset_t pdnxt;
4118
4119         if (dst_addr != src_addr)
4120                 return;
4121
4122         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4123                 return;
4124
4125         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4126         if (dst_pmap < src_pmap) {
4127                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4128                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4129         } else {
4130                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4131                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4132         }
4133         sched_pin();
4134         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4135                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4136                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4137                 pd_entry_t srcptepaddr;
4138                 u_int ptepindex;
4139
4140                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4141                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4142
4143                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4144                 if (pdnxt < addr)
4145                         pdnxt = end_addr;
4146                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4147
4148                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4149                 if (srcptepaddr == 0)
4150                         continue;
4151                         
4152                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4153                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4154                                 continue;
4155                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4156                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4157                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4158                             PG_PS_FRAME))) {
4159                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4160                                     ~PG_W;
4161                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4162                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4163                                 pmap_pde_mappings++;
4164                         }
4165                         continue;
4166                 }
4167
4168                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4169                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4170                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4171
4172                 if (pdnxt > end_addr)
4173                         pdnxt = end_addr;
4174
4175                 src_pte = vtopte(addr);
4176                 while (addr < pdnxt) {
4177                         pt_entry_t ptetemp;
4178                         ptetemp = *src_pte;
4179                         /*
4180                          * we only virtual copy managed pages
4181                          */
4182                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4183                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4184                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4185                                 if (dstmpte == NULL)
4186                                         goto out;
4187                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4188                                 if (*dst_pte == 0 &&
4189                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4190                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4191                                         /*
4192                                          * Clear the wired, modified, and
4193                                          * accessed (referenced) bits
4194                                          * during the copy.
4195                                          */
4196                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4197                                             PG_A);
4198                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4199                                 } else {
4200                                         SLIST_INIT(&free);
4201                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4202                                             &free)) {
4203                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4204                                                     addr);
4205                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4206                                         }
4207                                         goto out;
4208                                 }
4209                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4210                                         break;
4211                         }
4212                         addr += PAGE_SIZE;
4213                         src_pte++;
4214                 }
4215         }
4216 out:
4217         sched_unpin();
4218         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4219         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4220         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4221 }       
4222
4223 /*
4224  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4225  */
4226 static __inline void
4227 pagezero(void *page)
4228 {
4229 #if defined(I686_CPU)
4230         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4231                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4232                         sse2_pagezero(page);
4233                 else
4234                         i686_pagezero(page);
4235         } else
4236 #endif
4237                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4238 }
4239
4240 /*
4241  * Zero the specified hardware page.
4242  */
4243 void
4244 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4245 {
4246         pt_entry_t *cmap_pte2;
4247         struct pcpu *pc;
4248
4249         sched_pin();
4250         pc = get_pcpu();
4251         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4252         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4253         if (*cmap_pte2)
4254                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4255         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4256             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4257         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4258         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4259         *cmap_pte2 = 0;
4260
4261         /*
4262          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4263          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4264          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4265          */
4266         sched_unpin();
4267         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4268 }
4269
4270 /*
4271  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4272  * cover an area beyond a single hardware page.
4273  */
4274 void
4275 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4276 {
4277         pt_entry_t *cmap_pte2;
4278         struct pcpu *pc;
4279
4280         sched_pin();
4281         pc = get_pcpu();
4282         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4283         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4284         if (*cmap_pte2)
4285                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4286         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4287             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4288         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4289         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4290                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4291         else
4292                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4293         *cmap_pte2 = 0;
4294         sched_unpin();
4295         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4296 }
4297
4298 /*
4299  * Copy 1 specified hardware page to another.
4300  */
4301 void
4302 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4303 {
4304         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4305         struct pcpu *pc;
4306
4307         sched_pin();
4308         pc = get_pcpu();
4309         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4310         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4311         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4312         if (*cmap_pte1)
4313                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4314         if (*cmap_pte2)
4315                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4316         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4317             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4318         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4319         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4320             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4321         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4322         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4323         *cmap_pte1 = 0;
4324         *cmap_pte2 = 0;
4325         sched_unpin();
4326         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4327 }
4328
4329 int unmapped_buf_allowed = 1;
4330
4331 void
4332 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4333     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4334 {
4335         vm_page_t a_pg, b_pg;
4336         char *a_cp, *b_cp;
4337         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4338         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4339         struct pcpu *pc;
4340         int cnt;
4341
4342         sched_pin();
4343         pc = get_pcpu();
4344         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4345         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4346         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4347         if (*cmap_pte1 != 0)
4348                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4349         if (*cmap_pte2 != 0)
4350                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4351         while (xfersize > 0) {
4352                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4353                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4354                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4355                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4356                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4357                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4358                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4359                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4360                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4361                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4362                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4363                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4364                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4365                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4366                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4367                 a_offset += cnt;
4368                 b_offset += cnt;
4369                 xfersize -= cnt;
4370         }
4371         *cmap_pte1 = 0;
4372         *cmap_pte2 = 0;
4373         sched_unpin();
4374         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4375 }
4376
4377 /*
4378  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4379  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4380  * be changed upwards or downwards in the future; it
4381  * is only necessary that true be returned for a small
4382  * subset of pmaps for proper page aging.
4383  */
4384 boolean_t
4385 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4386 {
4387         struct md_page *pvh;
4388         pv_entry_t pv;
4389         int loops = 0;
4390         boolean_t rv;
4391
4392         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4393             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4394         rv = FALSE;
4395         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4396         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.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         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4406                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4407                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4408                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4409                                 rv = TRUE;
4410                                 break;
4411                         }
4412                         loops++;
4413                         if (loops >= 16)
4414                                 break;
4415                 }
4416         }
4417         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4418         return (rv);
4419 }
4420
4421 /*
4422  *      pmap_page_wired_mappings:
4423  *
4424  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4425  *      that are wired.
4426  */
4427 int
4428 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4429 {
4430         int count;
4431
4432         count = 0;
4433         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4434                 return (count);
4435         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4436         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4437         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4438             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4439                 count);
4440         }
4441         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4442         return (count);
4443 }
4444
4445 /*
4446  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4447  *
4448  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4449  */
4450 static int
4451 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4452 {
4453         pmap_t pmap;
4454         pt_entry_t *pte;
4455         pv_entry_t pv;
4456
4457         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4458         sched_pin();
4459         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4460                 pmap = PV_PMAP(pv);
4461                 PMAP_LOCK(pmap);
4462                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4463                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4464                         count++;
4465                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4466         }
4467         sched_unpin();
4468         return (count);
4469 }
4470
4471 /*
4472  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4473  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4474  */
4475 boolean_t
4476 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4477 {
4478         boolean_t rv;
4479
4480         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4481                 return (FALSE);
4482         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4483         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4484             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4485             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4486         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4487         return (rv);
4488 }
4489
4490 /*
4491  * Remove all pages from specified address space
4492  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4493  * is special cased for current process only, but
4494  * can have the more generic (and slightly slower)
4495  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4496  * in the case of running down an entire address space.
4497  */
4498 void
4499 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4500 {
4501         pt_entry_t *pte, tpte;
4502         vm_page_t m, mpte, mt;
4503         pv_entry_t pv;
4504         struct md_page *pvh;
4505         struct pv_chunk *pc, *npc;
4506         struct spglist free;
4507         int field, idx;
4508         int32_t bit;
4509         uint32_t inuse, bitmask;
4510         int allfree;
4511
4512         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4513                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4514                 return;
4515         }
4516         SLIST_INIT(&free);
4517         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4518         PMAP_LOCK(pmap);
4519         sched_pin();
4520         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4521                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4522                     pc->pc_pmap));
4523                 allfree = 1;
4524                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4525                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4526                         while (inuse != 0) {
4527                                 bit = bsfl(inuse);
4528                                 bitmask = 1UL << bit;
4529                                 idx = field * 32 + bit;
4530                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4531                                 inuse &= ~bitmask;
4532
4533                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4534                                 tpte = *pte;
4535                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4536                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4537                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4538                                 }
4539
4540                                 if (tpte == 0) {
4541                                         printf(
4542                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4543                                             pte, pv->pv_va);
4544                                         panic("bad pte");
4545                                 }
4546
4547 /*
4548  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4549  */
4550                                 if (tpte & PG_W) {
4551                                         allfree = 0;
4552                                         continue;
4553                                 }
4554
4555                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4556                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4557                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4558                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4559                                     (uintmax_t)tpte));
4560
4561                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4562                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4563                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4564                                     (uintmax_t)tpte));
4565
4566                                 pte_clear(pte);
4567
4568                                 /*
4569                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4570                                  */
4571                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4572                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4573                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4574                                                         vm_page_dirty(mt);
4575                                         } else
4576                                                 vm_page_dirty(m);
4577                                 }
4578
4579                                 /* Mark free */
4580                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4581                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4582                                 pv_entry_count--;
4583                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4584                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4585                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4586                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4587                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4588                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4589                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4590                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4591                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4592                                         }
4593                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4594                                         if (mpte != NULL) {
4595                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4596                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4597                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4598                                                 mpte->wire_count = 0;
4599                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4600                                         }
4601                                 } else {
4602                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4603                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4604                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4605                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4606                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4607                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4608                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4609                                         }
4610                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4611                                 }
4612                         }
4613                 }
4614                 if (allfree) {
4615                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4616                         free_pv_chunk(pc);
4617                 }
4618         }
4619         sched_unpin();
4620         pmap_invalidate_all(pmap);
4621         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4622         PMAP_UNLOCK(pmap);
4623         pmap_free_zero_pages(&free);
4624 }
4625
4626 /*
4627  *      pmap_is_modified:
4628  *
4629  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4630  *      in any physical maps.
4631  */
4632 boolean_t
4633 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4634 {
4635         boolean_t rv;
4636
4637         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4638             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4639
4640         /*
4641          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4642          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4643          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4644          */
4645         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4646         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4647                 return (FALSE);
4648         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4649         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4650             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4651             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4652         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4653         return (rv);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4658  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4659  * mappings are supported.
4660  */
4661 static boolean_t
4662 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4663 {
4664         pv_entry_t pv;
4665         pt_entry_t *pte;
4666         pmap_t pmap;
4667         boolean_t rv;
4668
4669         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4670         rv = FALSE;
4671         sched_pin();
4672         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4673                 pmap = PV_PMAP(pv);
4674                 PMAP_LOCK(pmap);
4675                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4676                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4677                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4678                 if (rv)
4679                         break;
4680         }
4681         sched_unpin();
4682         return (rv);
4683 }
4684
4685 /*
4686  *      pmap_is_prefaultable:
4687  *
4688  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4689  *      for prefault.
4690  */
4691 boolean_t
4692 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4693 {
4694         pd_entry_t *pde;
4695         pt_entry_t *pte;
4696         boolean_t rv;
4697
4698         rv = FALSE;
4699         PMAP_LOCK(pmap);
4700         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4701         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4702                 pte = vtopte(addr);
4703                 rv = *pte == 0;
4704         }
4705         PMAP_UNLOCK(pmap);
4706         return (rv);
4707 }
4708
4709 /*
4710  *      pmap_is_referenced:
4711  *
4712  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4713  *      in any physical maps.
4714  */
4715 boolean_t
4716 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4717 {
4718         boolean_t rv;
4719
4720         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4721             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4722         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4723         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4724             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4725             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4726         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4727         return (rv);
4728 }
4729
4730 /*
4731  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4732  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4733  */
4734 static boolean_t
4735 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4736 {
4737         pv_entry_t pv;
4738         pt_entry_t *pte;
4739         pmap_t pmap;
4740         boolean_t rv;
4741
4742         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4743         rv = FALSE;
4744         sched_pin();
4745         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4746                 pmap = PV_PMAP(pv);
4747                 PMAP_LOCK(pmap);
4748                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4749                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4750                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4751                 if (rv)
4752                         break;
4753         }
4754         sched_unpin();
4755         return (rv);
4756 }
4757
4758 /*
4759  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4760  */
4761 void
4762 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4763 {
4764         struct md_page *pvh;
4765         pv_entry_t next_pv, pv;
4766         pmap_t pmap;
4767         pd_entry_t *pde;
4768         pt_entry_t oldpte, *pte;
4769         vm_offset_t va;
4770
4771         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4772             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4773
4774         /*
4775          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4776          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4777          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4778          */
4779         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4780         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4781                 return;
4782         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4783         sched_pin();
4784         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4785                 goto small_mappings;
4786         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4787         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4788                 va = pv->pv_va;
4789                 pmap = PV_PMAP(pv);
4790                 PMAP_LOCK(pmap);
4791                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4792                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4793                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4794                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4795         }
4796 small_mappings:
4797         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4798                 pmap = PV_PMAP(pv);
4799                 PMAP_LOCK(pmap);
4800                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4801                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4802                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4803                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4804 retry:
4805                 oldpte = *pte;
4806                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4807                         /*
4808                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4809                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4810                          * significant 32 bits.
4811                          */
4812                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4813                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4814                                 goto retry;
4815                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4816                                 vm_page_dirty(m);
4817                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4818                 }
4819                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4820         }
4821         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4822         sched_unpin();
4823         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4824 }
4825
4826 /*
4827  *      pmap_ts_referenced:
4828  *
4829  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4830  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4831  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4832  *      reference bits set.
4833  *
4834  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4835  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4836  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4837  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4838  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4839  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4840  *      to pmap_is_modified().
4841  */
4842 int
4843 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4844 {
4845         struct md_page *pvh;
4846         pv_entry_t pv, pvf;
4847         pmap_t pmap;
4848         pd_entry_t *pde;
4849         pt_entry_t *pte;
4850         vm_paddr_t pa;
4851         int rtval = 0;
4852
4853         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4854             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4855         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4856         pvh = pa_to_pvh(pa);
4857         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4858         sched_pin();
4859         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4860             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4861                 goto small_mappings;
4862         pv = pvf;
4863         do {
4864                 pmap = PV_PMAP(pv);
4865                 PMAP_LOCK(pmap);
4866                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4867                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4868                         /*
4869                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4870                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4871                          * we only update the 4KB page under test.
4872                          */
4873                         vm_page_dirty(m);
4874                 }
4875                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4876                         /*
4877                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4878                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4879                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4880                          * on the physical page number, the virtual superpage
4881                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4882                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4883                          * reference bit will result in clearing that bit.
4884                          * This function is designed to avoid the selection of
4885                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4886                          *
4887                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4888                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4889                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4890                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4891                          * since the superpage is wired, the current state of
4892                          * its reference bit won't affect page replacement.
4893                          */
4894                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4895                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4896                             (*pde & PG_W) == 0) {
4897                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4898                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4899                         }
4900                         rtval++;
4901                 }
4902                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4903                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4904                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4905                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4906                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4907                 }
4908                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4909                         goto out;
4910         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4911 small_mappings:
4912         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4913                 goto out;
4914         pv = pvf;
4915         do {
4916                 pmap = PV_PMAP(pv);
4917                 PMAP_LOCK(pmap);
4918                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4919                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4920                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4921                     m));
4922                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4923                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4924                         vm_page_dirty(m);
4925                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4926                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4927                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4928                         rtval++;
4929                 }
4930                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4931                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4932                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4933                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4934                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4935                 }
4936         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4937             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4938 out:
4939         sched_unpin();
4940         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4941         return (rtval);
4942 }
4943
4944 /*
4945  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4946  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4947  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4948  */
4949 void
4950 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4951 {
4952         pd_entry_t oldpde, *pde;
4953         pt_entry_t *pte;
4954         vm_offset_t va, pdnxt;
4955         vm_page_t m;
4956         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4957
4958         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4959                 return;
4960         if (pmap_is_current(pmap))
4961                 pv_lists_locked = FALSE;
4962         else {
4963                 pv_lists_locked = TRUE;
4964 resume:
4965                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4966                 sched_pin();
4967         }
4968         anychanged = FALSE;
4969         PMAP_LOCK(pmap);
4970         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4971                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4972                 if (pdnxt < sva)
4973                         pdnxt = eva;
4974                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4975                 oldpde = *pde;
4976                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4977                         continue;
4978                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4979                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4980                                 continue;
4981                         if (!pv_lists_locked) {
4982                                 pv_lists_locked = TRUE;
4983                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4984                                         if (anychanged)
4985                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4986                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4987                                         goto resume;
4988                                 }
4989                                 sched_pin();
4990                         }
4991                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4992                                 /*
4993                                  * The large page mapping was destroyed.
4994                                  */
4995                                 continue;
4996                         }
4997
4998                         /*
4999                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5000                          * mapping to a single page so that a subsequent
5001                          * access may repromote.  Since the underlying page
5002                          * table page is fully populated, this removal never
5003                          * frees a page table page.
5004                          */
5005                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5006                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5007                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5008                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5009                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5010                                 anychanged = TRUE;
5011                         }
5012                 }
5013                 if (pdnxt > eva)
5014                         pdnxt = eva;
5015                 va = pdnxt;
5016                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5017                     sva += PAGE_SIZE) {
5018                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5019                                 goto maybe_invlrng;
5020                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5021                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5022                                         /*
5023                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5024                                          * can be avoided by making the page
5025                                          * dirty now.
5026                                          */
5027                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5028                                         vm_page_dirty(m);
5029                                 }
5030                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5031                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5032                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5033                         else
5034                                 goto maybe_invlrng;
5035                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5036                                 if (va == pdnxt)
5037                                         va = sva;
5038                         } else
5039                                 anychanged = TRUE;
5040                         continue;
5041 maybe_invlrng:
5042                         if (va != pdnxt) {
5043                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5044                                 va = pdnxt;
5045                         }
5046                 }
5047                 if (va != pdnxt)
5048                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5049         }
5050         if (anychanged)
5051                 pmap_invalidate_all(pmap);
5052         if (pv_lists_locked) {
5053                 sched_unpin();
5054                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5055         }
5056         PMAP_UNLOCK(pmap);
5057 }
5058
5059 /*
5060  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5061  */
5062 void
5063 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5064 {
5065         struct md_page *pvh;
5066         pv_entry_t next_pv, pv;
5067         pmap_t pmap;
5068         pd_entry_t oldpde, *pde;
5069         pt_entry_t oldpte, *pte;
5070         vm_offset_t va;
5071
5072         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5073             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5074         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5075         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5076             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5077
5078         /*
5079          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5080          * If the object containing the page is locked and the page is not
5081          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5082          */
5083         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5084                 return;
5085         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5086         sched_pin();
5087         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5088                 goto small_mappings;
5089         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5090         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5091                 va = pv->pv_va;
5092                 pmap = PV_PMAP(pv);
5093                 PMAP_LOCK(pmap);
5094                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5095                 oldpde = *pde;
5096                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5097                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5098                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5099                                         /*
5100                                          * Write protect the mapping to a
5101                                          * single page so that a subsequent
5102                                          * write access may repromote.
5103                                          */
5104                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5105                                             PG_PS_FRAME);
5106                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5107                                         oldpte = *pte;
5108                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5109                                                 /*
5110                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5111                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5112                                                  * significant 32 bits.
5113                                                  */
5114                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5115                                                     oldpte,
5116                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5117                                                         oldpte = *pte;
5118                                                 vm_page_dirty(m);
5119                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5120                                         }
5121                                 }
5122                         }
5123                 }
5124                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5125         }
5126 small_mappings:
5127         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5128                 pmap = PV_PMAP(pv);
5129                 PMAP_LOCK(pmap);
5130                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5131                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5132                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5133                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5134                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5135                         /*
5136                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5137                          * in size, PG_M is among the least significant
5138                          * 32 bits. 
5139                          */
5140                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5141                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5142                 }
5143                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5144         }
5145         sched_unpin();
5146         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5147 }
5148
5149 /*
5150  * Miscellaneous support routines follow
5151  */
5152
5153 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5154 static __inline void
5155 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5156 {
5157         u_int opte, npte;
5158
5159         /*
5160          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5161          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5162          */
5163         do {
5164                 opte = *(u_int *)pte;
5165                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5166                 npte |= cache_bits;
5167         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5168 }
5169
5170 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5171 static __inline void
5172 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5173 {
5174         u_int opde, npde;
5175
5176         /*
5177          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5178          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5179          */
5180         do {
5181                 opde = *(u_int *)pde;
5182                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5183                 npde |= cache_bits;
5184         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5185 }
5186
5187 /*
5188  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5189  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5190  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5191  * NOT real memory.
5192  */
5193 void *
5194 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5195 {
5196         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5197         vm_offset_t va, offset;
5198         vm_size_t tmpsize;
5199         int i;
5200
5201         offset = pa & PAGE_MASK;
5202         size = round_page(offset + size);
5203         pa = pa & PG_FRAME;
5204
5205         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5206                 va = KERNBASE + pa;
5207         else if (!pmap_initialized) {
5208                 va = 0;
5209                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5210                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5211                         if (ppim->va == 0) {
5212                                 ppim->pa = pa;
5213                                 ppim->sz = size;
5214                                 ppim->mode = mode;
5215                                 ppim->va = virtual_avail;
5216                                 virtual_avail += size;
5217                                 va = ppim->va;
5218                                 break;
5219                         }
5220                 }
5221                 if (va == 0)
5222                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5223         } else {
5224                 /*
5225                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5226                  */
5227                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5228                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5229                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5230                             ppim->mode == mode)
5231                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5232                 }
5233                 va = kva_alloc(size);
5234                 if (va == 0)
5235                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5236         }
5237         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5238                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5239         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5240         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5241         return ((void *)(va + offset));
5242 }
5243
5244 void *
5245 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5246 {
5247
5248         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5249 }
5250
5251 void *
5252 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5253 {
5254
5255         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5256 }
5257
5258 void
5259 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5260 {
5261         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5262         vm_offset_t offset;
5263         int i;
5264
5265         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5266                 return;
5267         offset = va & PAGE_MASK;
5268         size = round_page(offset + size);
5269         va = trunc_page(va);
5270         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5271                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5272                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5273                         if (pmap_initialized)
5274                                 return;
5275                         ppim->pa = 0;
5276                         ppim->va = 0;
5277                         ppim->sz = 0;
5278                         ppim->mode = 0;
5279                         if (va + size == virtual_avail)
5280                                 virtual_avail = va;
5281                         return;
5282                 }
5283         }
5284         if (pmap_initialized)
5285                 kva_free(va, size);
5286 }
5287
5288 /*
5289  * Sets the memory attribute for the specified page.
5290  */
5291 void
5292 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5293 {
5294
5295         m->md.pat_mode = ma;
5296         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5297                 return;
5298
5299         /*
5300          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5301          * See pmap_invalidate_cache_range().
5302          *
5303          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5304          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5305          * flushes the cache.
5306          */    
5307         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5308                 return;
5309
5310         /*
5311          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5312          * support self snoop, map the page transient and do
5313          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5314          * pmap_invalidate_cache_range().
5315          */
5316         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5317                 pmap_flush_page(m);
5318 }
5319
5320 static void
5321 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5322 {
5323         pt_entry_t *cmap_pte2;
5324         struct pcpu *pc;
5325         vm_offset_t sva, eva;
5326         bool useclflushopt;
5327
5328         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5329         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5330                 sched_pin();
5331                 pc = get_pcpu();
5332                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5333                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5334                 if (*cmap_pte2)
5335                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5336                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5337                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5338                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5339                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5340                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5341
5342                 /*
5343                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5344                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5345                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5346                  * any other instruction.
5347                  */
5348                 if (useclflushopt)
5349                         sfence();
5350                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5351                         mfence();
5352                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5353                         if (useclflushopt)
5354                                 clflushopt(sva);
5355                         else
5356                                 clflush(sva);
5357                 }
5358                 if (useclflushopt)
5359                         sfence();
5360                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5361                         mfence();
5362                 *cmap_pte2 = 0;
5363                 sched_unpin();
5364                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5365         } else
5366                 pmap_invalidate_cache();
5367 }
5368
5369 /*
5370  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5371  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5372  * completely contained within either the kernel map.
5373  *
5374  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5375  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5376  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5377  * there was insufficient memory available to complete the change.
5378  */
5379 int
5380 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5381 {
5382         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5383         pd_entry_t *pde;
5384         pt_entry_t *pte;
5385         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5386         boolean_t changed;
5387
5388         base = trunc_page(va);
5389         offset = va & PAGE_MASK;
5390         size = round_page(offset + size);
5391
5392         /*
5393          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5394          */
5395         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5396                 return (EINVAL);
5397
5398         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5399         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5400         changed = FALSE;
5401
5402         /*
5403          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5404          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5405          */
5406         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5407         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5408                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5409                 if (*pde == 0) {
5410                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5411                         return (EINVAL);
5412                 }
5413                 if (*pde & PG_PS) {
5414                         /*
5415                          * If the current 2/4MB page already has
5416                          * the required memory type, then we need not
5417                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5418                          * the next 2/4MB page frame.
5419                          */
5420                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5421                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5422                                 continue;
5423                         }
5424
5425                         /*
5426                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5427                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5428                          * within the range, then we need not break
5429                          * down this page into 4KB pages.
5430                          */
5431                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5432                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5433                                 tmpva += NBPDR;
5434                                 continue;
5435                         }
5436                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5437                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5438                                 return (ENOMEM);
5439                         }
5440                 }
5441                 pte = vtopte(tmpva);
5442                 if (*pte == 0) {
5443                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5444                         return (EINVAL);
5445                 }
5446                 tmpva += PAGE_SIZE;
5447         }
5448         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5449
5450         /*
5451          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5452          * cache mode if required.
5453          */
5454         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5455                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5456                 if (*pde & PG_PS) {
5457                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5458                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5459                                 changed = TRUE;
5460                         }
5461                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5462                 } else {
5463                         pte = vtopte(tmpva);
5464                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5465                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5466                                 changed = TRUE;
5467                         }
5468                         tmpva += PAGE_SIZE;
5469                 }
5470         }
5471
5472         /*
5473          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5474          * shouldn't be, etc.
5475          */
5476         if (changed) {
5477                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5478                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5479         }
5480         return (0);
5481 }
5482
5483 /*
5484  * perform the pmap work for mincore
5485  */
5486 int
5487 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5488 {
5489         pd_entry_t *pdep;
5490         pt_entry_t *ptep, pte;
5491         vm_paddr_t pa;
5492         int val;
5493
5494         PMAP_LOCK(pmap);
5495 retry:
5496         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5497         if (*pdep != 0) {
5498                 if (*pdep & PG_PS) {
5499                         pte = *pdep;
5500                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5501                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5502                             PG_FRAME;
5503                         val = MINCORE_SUPER;
5504                 } else {
5505                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5506                         pte = *ptep;
5507                         pmap_pte_release(ptep);
5508                         pa = pte & PG_FRAME;
5509                         val = 0;
5510                 }
5511         } else {
5512                 pte = 0;
5513                 pa = 0;
5514                 val = 0;
5515         }
5516         if ((pte & PG_V) != 0) {
5517                 val |= MINCORE_INCORE;
5518                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5519                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5520                 if ((pte & PG_A) != 0)
5521                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5522         }
5523         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5524             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5525             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5526                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5527                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5528                         goto retry;
5529         } else
5530                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5531         PMAP_UNLOCK(pmap);
5532         return (val);
5533 }
5534
5535 void
5536 pmap_activate(struct thread *td)
5537 {
5538         pmap_t  pmap, oldpmap;
5539         u_int   cpuid;
5540         u_int32_t  cr3;
5541
5542         critical_enter();
5543         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5544         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5545         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5546 #if defined(SMP)
5547         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5548         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5549 #else
5550         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5551         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5552 #endif
5553 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5554         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5555 #else
5556         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5557 #endif
5558         /*
5559          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5560          */
5561         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5562         load_cr3(cr3);
5563         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5564         critical_exit();
5565 }
5566
5567 void
5568 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5569 {
5570 }
5571
5572 /*
5573  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5574  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5575  */
5576 void
5577 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5578     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5579 {
5580         vm_offset_t superpage_offset;
5581
5582         if (size < NBPDR)
5583                 return;
5584         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5585                 offset += ptoa(object->pg_color);
5586         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5587         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5588             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5589                 return;
5590         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5591                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5592         else
5593                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5594 }
5595
5596 vm_offset_t
5597 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5598 {
5599         vm_offset_t qaddr;
5600         pt_entry_t *pte;
5601
5602         critical_enter();
5603         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5604         pte = vtopte(qaddr);
5605
5606         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5607         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5608             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5609         invlpg(qaddr);
5610
5611         return (qaddr);
5612 }
5613
5614 void
5615 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5616 {
5617         vm_offset_t qaddr;
5618         pt_entry_t *pte;
5619
5620         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5621         pte = vtopte(qaddr);
5622
5623         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5624         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5625
5626         *pte = 0;
5627         critical_exit();
5628 }
5629
5630 #if defined(PMAP_DEBUG)
5631 pmap_pid_dump(int pid)
5632 {
5633         pmap_t pmap;
5634         struct proc *p;
5635         int npte = 0;
5636         int index;
5637
5638         sx_slock(&allproc_lock);
5639         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5640                 if (p->p_pid != pid)
5641                         continue;
5642
5643                 if (p->p_vmspace) {
5644                         int i,j;
5645                         index = 0;
5646                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5647                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5648                                 pd_entry_t *pde;
5649                                 pt_entry_t *pte;
5650                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5651                                 
5652                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5653                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5654                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5655                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5656                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5657                                                         if (index) {
5658                                                                 index = 0;
5659                                                                 printf("\n");
5660                                                         }
5661                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5662                                                         return (npte);
5663                                                 }
5664                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5665                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5666                                                         pt_entry_t pa;
5667                                                         vm_page_t m;
5668                                                         pa = *pte;
5669                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5670                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5671                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5672                                                         npte++;
5673                                                         index++;
5674                                                         if (index >= 2) {
5675                                                                 index = 0;
5676                                                                 printf("\n");
5677                                                         } else {
5678                                                                 printf(" ");
5679                                                         }
5680                                                 }
5681                                         }
5682                                 }
5683                         }
5684                 }
5685         }
5686         sx_sunlock(&allproc_lock);
5687         return (npte);
5688 }
5689 #endif