]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Upgrade our copy of llvm/clang to trunk r178860, in preparation of the
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_radix.h>
137 #include <vm/vm_reserv.h>
138 #include <vm/uma.h>
139
140 #ifdef DEV_APIC
141 #include <sys/bus.h>
142 #include <machine/intr_machdep.h>
143 #include <machine/apicvar.h>
144 #endif
145 #include <machine/cpu.h>
146 #include <machine/cputypes.h>
147 #include <machine/md_var.h>
148 #include <machine/pcb.h>
149 #include <machine/specialreg.h>
150 #ifdef SMP
151 #include <machine/smp.h>
152 #endif
153
154 #ifdef XBOX
155 #include <machine/xbox.h>
156 #endif
157
158 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
159 #define CPU_ENABLE_SSE
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
203 static struct pmaplist allpmaps;
204 static struct mtx allpmaps_lock;
205
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 static int nkpt = NKPT;
212 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
213 extern u_int32_t KERNend;
214 extern u_int32_t KPTphys;
215
216 #ifdef PAE
217 pt_entry_t pg_nx;
218 static uma_zone_t pdptzone;
219 #endif
220
221 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
222
223 static int pat_works = 1;
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
229     "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
235
236 /*
237  * Data for the pv entry allocation mechanism
238  */
239 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
240 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
241 static struct md_page *pv_table;
242 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
243
244 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
245 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
246 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
247
248 /*
249  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
250  */
251 struct sysmaps {
252         struct  mtx lock;
253         pt_entry_t *CMAP1;
254         pt_entry_t *CMAP2;
255         caddr_t CADDR1;
256         caddr_t CADDR2;
257 };
258 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
259 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
260 static pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
263 static caddr_t CADDR3;
264 struct msgbuf *msgbufp = 0;
265
266 /*
267  * Crashdump maps.
268  */
269 static caddr_t crashdumpmap;
270
271 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
272 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
273 #ifdef SMP
274 static int PMAP1cpu;
275 static int PMAP1changedcpu;
276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
277            &PMAP1changedcpu, 0,
278            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
279 #endif
280 static int PMAP1changed;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1changed, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
284 static int PMAP1unchanged;
285 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
286            &PMAP1unchanged, 0,
287            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
288 static struct mtx PMAP2mutex;
289
290 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
291 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
292 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
293 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
296 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
297 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
298                     vm_offset_t va);
299 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
300
301 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
302 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
303     vm_prot_t prot);
304 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
306 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
307 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
309 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
310 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
313 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
314 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
315 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
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     vm_page_t *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     vm_page_t *free);
323 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     vm_page_t *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, int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *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, vm_page_t *);
342 #ifdef PAE
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
344 #endif
345 static void pmap_set_pg(void);
346
347 static __inline void pagezero(void *page);
348
349 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
350 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
351
352 /*
353  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
354  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
355  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
356  */
357 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
358
359 /*
360  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
361  *
362  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
363  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
364  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
365  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
366  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
367  *      (physical) address starting relative to 0]
368  */
369 void
370 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
371 {
372         vm_offset_t va;
373         pt_entry_t *pte, *unused;
374         struct sysmaps *sysmaps;
375         int i;
376
377         /*
378          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
379          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
380          * address space, because locore may not have mapped every physical
381          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
382          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
383          */
384         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
385
386         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
387
388         /*
389          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
390          */
391         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
392         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
393 #ifdef PAE
394         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
395 #endif
396         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
397         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
398
399         /*
400          * Initialize the global pv list lock.
401          */
402         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
403
404         LIST_INIT(&allpmaps);
405
406         /*
407          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
408          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
409          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
410          * being changed.
411          */
412         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
413         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
414         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
415         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
416
417         /*
418          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
419          * mapping of pages.
420          */
421 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
422         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
423
424         va = virtual_avail;
425         pte = vtopte(va);
426
427         /*
428          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
429          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
430          */
431         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
432                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
433                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
434                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
435                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
436         }
437         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
438         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
439
440         /*
441          * Crashdump maps.
442          */
443         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
444
445         /*
446          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
447          */
448         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
449
450         /*
451          * msgbufp is used to map the system message buffer.
452          */
453         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
454
455         /*
456          * KPTmap is used by pmap_kextract().
457          *
458          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
459          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
460          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
461          */
462         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
463
464         for (i = 0; i < NKPT; i++)
465                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
466
467         /*
468          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
469          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
470          */
471         KPTD -= KPTDI;
472         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
473
474         /*
475          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
476          * respectively.
477          */
478         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
479         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
480
481         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
482
483         virtual_avail = va;
484
485         /*
486          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
487          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
488          * mapping must not have PG_G set. 
489          */
490 #ifdef XBOX
491         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
492          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
493          * Better fixes are very welcome! */
494         if (!arch_i386_is_xbox)
495 #endif
496         for (i = 1; i < NKPT; i++)
497                 PTD[i] = 0;
498
499         /* Initialize the PAT MSR if present. */
500         pmap_init_pat();
501
502         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
503         pmap_set_pg();
504 }
505
506 /*
507  * Setup the PAT MSR.
508  */
509 void
510 pmap_init_pat(void)
511 {
512         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
513         uint64_t pat_msr;
514         u_long cr0, cr4;
515         int i;
516
517         /* Set default PAT index table. */
518         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
519                 pat_table[i] = -1;
520         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
521         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
522         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
523         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
524         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
525         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
526
527         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
528         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
529                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
530                         pat_index[i] = pat_table[i];
531                 pat_works = 0;
532                 return;
533         }
534
535         /*
536          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
537          * PAT entries.
538          *
539          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
540          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
541          * or Mode C Paging)
542          *
543          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
544          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
545          */
546         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
547             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
548                 pat_works = 0;
549
550         /* Initialize default PAT entries. */
551         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
552             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
553             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
554             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
555             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
556             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
557             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
558             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
559
560         if (pat_works) {
561                 /*
562                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
563                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
564                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
565                  */
566                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
567                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
568                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
569                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
570                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
571                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
572         } else {
573                 /*
574                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
575                  */
576                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
577                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
578                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
579         }
580
581         /* Disable PGE. */
582         cr4 = rcr4();
583         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
584
585         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
586         cr0 = rcr0();
587         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
588
589         /* Flushes caches and TLBs. */
590         wbinvd();
591         invltlb();
592
593         /* Update PAT and index table. */
594         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
595         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
596                 pat_index[i] = pat_table[i];
597
598         /* Flush caches and TLBs again. */
599         wbinvd();
600         invltlb();
601
602         /* Restore caches and PGE. */
603         load_cr0(cr0);
604         load_cr4(cr4);
605 }
606
607 /*
608  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
609  */
610 static void
611 pmap_set_pg(void)
612 {
613         pt_entry_t *pte;
614         vm_offset_t va, endva;
615
616         if (pgeflag == 0)
617                 return;
618
619         endva = KERNBASE + KERNend;
620
621         if (pseflag) {
622                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
623                 while (va  < endva) {
624                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
625                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
626                         va += NBPDR;
627                 }
628         } else {
629                 va = (vm_offset_t)btext;
630                 while (va < endva) {
631                         pte = vtopte(va);
632                         if (*pte)
633                                 *pte |= pgeflag;
634                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
635                         va += PAGE_SIZE;
636                 }
637         }
638 }
639
640 /*
641  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
642  */
643 void
644 pmap_page_init(vm_page_t m)
645 {
646
647         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
648         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
649 }
650
651 #ifdef PAE
652 static void *
653 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
654 {
655
656         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
657         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
658         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
659             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
660 }
661 #endif
662
663 /*
664  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
665  * Requirements:
666  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
667  *    are ever set, PG_V in particular.
668  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
669  *    on PAE systems.  This should be ok.
670  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
671  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
672  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
673  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
674  */
675 static vm_offset_t
676 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
677 {
678         pt_entry_t *pte;
679         vm_offset_t va;
680
681         va = *head;
682         if (va == 0)
683                 return (va);    /* Out of memory */
684         pte = vtopte(va);
685         *head = *pte;
686         if (*head & PG_V)
687                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
688         *pte = 0;
689         return (va);
690 }
691
692 static void
693 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
694 {
695         pt_entry_t *pte;
696
697         if (va & PG_V)
698                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
699         pte = vtopte(va);
700         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
701         *head = va;
702 }
703
704 static void
705 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
706 {
707         int i;
708         vm_offset_t va;
709
710         *head = 0;
711         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
712                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
713                 pmap_ptelist_free(head, va);
714         }
715 }
716
717
718 /*
719  *      Initialize the pmap module.
720  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
721  *      system needs to map virtual memory.
722  */
723 void
724 pmap_init(void)
725 {
726         vm_page_t mpte;
727         vm_size_t s;
728         int i, pv_npg;
729
730         /*
731          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
732          * page table pages.
733          */ 
734         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
735                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
736                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
737                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
738                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
739                 mpte->pindex = i + KPTDI;
740                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
741         }
742
743         /*
744          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
745          * high water mark so that the system can recover from excessive
746          * numbers of pv entries.
747          */
748         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
749         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
750         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
751         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
752         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
753
754         /*
755          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
756          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
757          * machine monitor.
758          */
759         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
760             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
761                 workaround_erratum383 = 1;
762
763         /*
764          * Are large page mappings supported and enabled?
765          */
766         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
767         if (pseflag == 0)
768                 pg_ps_enabled = 0;
769         else if (pg_ps_enabled) {
770                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
771                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
772                 pagesizes[1] = NBPDR;
773         }
774
775         /*
776          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
777          */
778         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
779         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
780
781         /*
782          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
783          */
784         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
785         s = round_page(s);
786         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
787         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
788                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
789
790         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
791         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
792             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
793         if (pv_chunkbase == NULL)
794                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
795         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
796 #ifdef PAE
797         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
798             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
799             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
800         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
801 #endif
802 }
803
804
805 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
806         "Max number of PV entries");
807 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
808         "Page share factor per proc");
809
810 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
811     "2/4MB page mapping counters");
812
813 static u_long pmap_pde_demotions;
814 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
815     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
816
817 static u_long pmap_pde_mappings;
818 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
819     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
820
821 static u_long pmap_pde_p_failures;
822 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
823     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
824
825 static u_long pmap_pde_promotions;
826 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
827     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
828
829 /***************************************************
830  * Low level helper routines.....
831  ***************************************************/
832
833 /*
834  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
835  * caching mode.
836  */
837 int
838 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
839 {
840         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
841
842         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
843                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
844
845         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
846         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
847
848         /* Map the caching mode to a PAT index. */
849         pat_idx = pat_index[mode];
850
851         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
852         cache_bits = 0;
853         if (pat_idx & 0x4)
854                 cache_bits |= pat_flag;
855         if (pat_idx & 0x2)
856                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
857         if (pat_idx & 0x1)
858                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
859         return (cache_bits);
860 }
861
862 /*
863  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
864  */
865 static void
866 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
867 {
868         pd_entry_t *pde;
869         pmap_t pmap;
870         boolean_t PTD_updated;
871
872         PTD_updated = FALSE;
873         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
874         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
875                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
876                     PG_FRAME))
877                         PTD_updated = TRUE;
878                 pde = pmap_pde(pmap, va);
879                 pde_store(pde, newpde);
880         }
881         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
882         KASSERT(PTD_updated,
883             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
884 }
885
886 /*
887  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
888  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
889  * calling processor's TLB is affected.
890  *
891  * The calling thread must be pinned to a processor.
892  */
893 static void
894 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
895 {
896         u_long cr4;
897
898         if ((newpde & PG_PS) == 0)
899                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
900                 invlpg(va);
901         else if ((newpde & PG_G) == 0)
902                 /*
903                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
904                  * because there are too many to flush individually.
905                  */
906                 invltlb();
907         else {
908                 /*
909                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
910                  * including any global (PG_G) mappings.
911                  */
912                 cr4 = rcr4();
913                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
914                 /*
915                  * Although preemption at this point could be detrimental to
916                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
917                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
918                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
919                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
920                  */
921                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
922         }
923 }
924 #ifdef SMP
925 /*
926  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
927  *
928  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
929  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
930  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
931  * processor could cache an old, pre-update entry without being
932  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
933  * active on another processor after its pm_active field is checked by
934  * one of the following functions but before a store updating the page
935  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
936  * processor before its pm_active field is checked but due to
937  * speculative loads one of the following functions stills reads the
938  * pmap as inactive on the other processor.
939  * 
940  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
941  * immutable.  The kernel page table is always active on every
942  * processor.
943  */
944 void
945 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
946 {
947         cpuset_t other_cpus;
948         u_int cpuid;
949
950         sched_pin();
951         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
952                 invlpg(va);
953                 smp_invlpg(va);
954         } else {
955                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
956                 other_cpus = all_cpus;
957                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
958                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
959                         invlpg(va);
960                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
961                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
962                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
963         }
964         sched_unpin();
965 }
966
967 void
968 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
969 {
970         cpuset_t other_cpus;
971         vm_offset_t addr;
972         u_int cpuid;
973
974         sched_pin();
975         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
976                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
977                         invlpg(addr);
978                 smp_invlpg_range(sva, eva);
979         } else {
980                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
981                 other_cpus = all_cpus;
982                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
983                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
984                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
985                                 invlpg(addr);
986                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
987                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
988                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
989         }
990         sched_unpin();
991 }
992
993 void
994 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
995 {
996         cpuset_t other_cpus;
997         u_int cpuid;
998
999         sched_pin();
1000         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1001                 invltlb();
1002                 smp_invltlb();
1003         } else {
1004                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1005                 other_cpus = all_cpus;
1006                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1007                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1008                         invltlb();
1009                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1010                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1011                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1012         }
1013         sched_unpin();
1014 }
1015
1016 void
1017 pmap_invalidate_cache(void)
1018 {
1019
1020         sched_pin();
1021         wbinvd();
1022         smp_cache_flush();
1023         sched_unpin();
1024 }
1025
1026 struct pde_action {
1027         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1028         vm_offset_t va;
1029         pd_entry_t *pde;
1030         pd_entry_t newpde;
1031         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1032 };
1033
1034 static void
1035 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1036 {
1037         struct pde_action *act = arg;
1038         pd_entry_t *pde;
1039         pmap_t pmap;
1040
1041         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1042
1043                 /*
1044                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1045                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1046                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1047                  */
1048                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1049                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1050                         pde_store(pde, act->newpde);
1051                 }
1052         }
1053 }
1054
1055 static void
1056 pmap_update_pde_user(void *arg)
1057 {
1058         struct pde_action *act = arg;
1059
1060         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1061                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1062 }
1063
1064 static void
1065 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1066 {
1067         struct pde_action *act = arg;
1068
1069         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1070                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1075  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1076  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1077  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1078  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1079  * hardware error.
1080  */
1081 static void
1082 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1083 {
1084         struct pde_action act;
1085         cpuset_t active, other_cpus;
1086         u_int cpuid;
1087
1088         sched_pin();
1089         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1090         other_cpus = all_cpus;
1091         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1092         if (pmap == kernel_pmap)
1093                 active = all_cpus;
1094         else
1095                 active = pmap->pm_active;
1096         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1097                 act.store = cpuid;
1098                 act.invalidate = active;
1099                 act.va = va;
1100                 act.pde = pde;
1101                 act.newpde = newpde;
1102                 CPU_SET(cpuid, &active);
1103                 smp_rendezvous_cpus(active,
1104                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1105                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1106                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1107         } else {
1108                 if (pmap == kernel_pmap)
1109                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1110                 else
1111                         pde_store(pde, newpde);
1112                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1113                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1114         }
1115         sched_unpin();
1116 }
1117 #else /* !SMP */
1118 /*
1119  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1120  * We inline these within pmap.c for speed.
1121  */
1122 PMAP_INLINE void
1123 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1124 {
1125
1126         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1127                 invlpg(va);
1128 }
1129
1130 PMAP_INLINE void
1131 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1132 {
1133         vm_offset_t addr;
1134
1135         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1136                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1137                         invlpg(addr);
1138 }
1139
1140 PMAP_INLINE void
1141 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1142 {
1143
1144         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1145                 invltlb();
1146 }
1147
1148 PMAP_INLINE void
1149 pmap_invalidate_cache(void)
1150 {
1151
1152         wbinvd();
1153 }
1154
1155 static void
1156 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1157 {
1158
1159         if (pmap == kernel_pmap)
1160                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1161         else
1162                 pde_store(pde, newpde);
1163         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1164                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1165 }
1166 #endif /* !SMP */
1167
1168 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1169
1170 void
1171 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1172 {
1173
1174         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1175             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1176         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1177             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1178
1179         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1180                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1181         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1182             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1183
1184 #ifdef DEV_APIC
1185                 /*
1186                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1187                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1188                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1189                  * don't need to flush for that range anyway.
1190                  */
1191                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1192                         return;
1193 #endif
1194                 /*
1195                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1196                  * instruction to insure that previous stores are
1197                  * included in the write-back.  The processor
1198                  * propagates flush to other processors in the cache
1199                  * coherence domain.
1200                  */
1201                 mfence();
1202                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1203                         clflush(sva);
1204                 mfence();
1205         } else {
1206
1207                 /*
1208                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1209                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1210                  * Globally invalidate cache.
1211                  */
1212                 pmap_invalidate_cache();
1213         }
1214 }
1215
1216 void
1217 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1218 {
1219         int i;
1220
1221         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1222             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1223                 pmap_invalidate_cache();
1224         } else {
1225                 for (i = 0; i < count; i++)
1226                         pmap_flush_page(pages[i]);
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1232  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1233  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1234  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1235  */
1236 static __inline int
1237 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1238 {
1239
1240         return (pmap == kernel_pmap ||
1241             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1242             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1243 }
1244
1245 /*
1246  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1247  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1248  */
1249 pt_entry_t *
1250 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1251 {
1252         pd_entry_t newpf;
1253         pd_entry_t *pde;
1254
1255         pde = pmap_pde(pmap, va);
1256         if (*pde & PG_PS)
1257                 return (pde);
1258         if (*pde != 0) {
1259                 /* are we current address space or kernel? */
1260                 if (pmap_is_current(pmap))
1261                         return (vtopte(va));
1262                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1263                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1264                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1265                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1266                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1267                 }
1268                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1269         }
1270         return (NULL);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1275  * being NULL.
1276  */
1277 static __inline void
1278 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1279 {
1280
1281         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1282                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1283 }
1284
1285 static __inline void
1286 invlcaddr(void *caddr)
1287 {
1288
1289         invlpg((u_int)caddr);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1294  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1295  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1296  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1297  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1298  *
1299  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1300  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1301  */
1302 static pt_entry_t *
1303 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1304 {
1305         pd_entry_t newpf;
1306         pd_entry_t *pde;
1307
1308         pde = pmap_pde(pmap, va);
1309         if (*pde & PG_PS)
1310                 return (pde);
1311         if (*pde != 0) {
1312                 /* are we current address space or kernel? */
1313                 if (pmap_is_current(pmap))
1314                         return (vtopte(va));
1315                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1316                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1317                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1318                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1319                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1320 #ifdef SMP
1321                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1322 #endif
1323                         invlcaddr(PADDR1);
1324                         PMAP1changed++;
1325                 } else
1326 #ifdef SMP
1327                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1328                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1329                         invlcaddr(PADDR1);
1330                         PMAP1changedcpu++;
1331                 } else
1332 #endif
1333                         PMAP1unchanged++;
1334                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1335         }
1336         return (0);
1337 }
1338
1339 /*
1340  *      Routine:        pmap_extract
1341  *      Function:
1342  *              Extract the physical page address associated
1343  *              with the given map/virtual_address pair.
1344  */
1345 vm_paddr_t 
1346 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1347 {
1348         vm_paddr_t rtval;
1349         pt_entry_t *pte;
1350         pd_entry_t pde;
1351
1352         rtval = 0;
1353         PMAP_LOCK(pmap);
1354         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1355         if (pde != 0) {
1356                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1357                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1358                 else {
1359                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1360                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1361                         pmap_pte_release(pte);
1362                 }
1363         }
1364         PMAP_UNLOCK(pmap);
1365         return (rtval);
1366 }
1367
1368 /*
1369  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1370  *      Function:
1371  *              Atomically extract and hold the physical page
1372  *              with the given pmap and virtual address pair
1373  *              if that mapping permits the given protection.
1374  */
1375 vm_page_t
1376 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1377 {
1378         pd_entry_t pde;
1379         pt_entry_t pte, *ptep;
1380         vm_page_t m;
1381         vm_paddr_t pa;
1382
1383         pa = 0;
1384         m = NULL;
1385         PMAP_LOCK(pmap);
1386 retry:
1387         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1388         if (pde != 0) {
1389                 if (pde & PG_PS) {
1390                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1391                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1392                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1393                                         goto retry;
1394                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1395                                     (va & PDRMASK));
1396                                 vm_page_hold(m);
1397                         }
1398                 } else {
1399                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1400                         pte = *ptep;
1401                         pmap_pte_release(ptep);
1402                         if (pte != 0 &&
1403                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1404                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1405                                     &pa))
1406                                         goto retry;
1407                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1408                                 vm_page_hold(m);
1409                         }
1410                 }
1411         }
1412         PA_UNLOCK_COND(pa);
1413         PMAP_UNLOCK(pmap);
1414         return (m);
1415 }
1416
1417 /***************************************************
1418  * Low level mapping routines.....
1419  ***************************************************/
1420
1421 /*
1422  * Add a wired page to the kva.
1423  * Note: not SMP coherent.
1424  *
1425  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1426  */
1427 PMAP_INLINE void 
1428 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1429 {
1430         pt_entry_t *pte;
1431
1432         pte = vtopte(va);
1433         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1434 }
1435
1436 static __inline void
1437 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1438 {
1439         pt_entry_t *pte;
1440
1441         pte = vtopte(va);
1442         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Remove a page from the kernel pagetables.
1447  * Note: not SMP coherent.
1448  *
1449  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1450  */
1451 PMAP_INLINE void
1452 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1453 {
1454         pt_entry_t *pte;
1455
1456         pte = vtopte(va);
1457         pte_clear(pte);
1458 }
1459
1460 /*
1461  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1462  *      virtual address space.
1463  *
1464  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1465  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1466  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1467  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1468  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1469  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1470  *      region.
1471  */
1472 vm_offset_t
1473 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1474 {
1475         vm_offset_t va, sva;
1476         vm_paddr_t superpage_offset;
1477         pd_entry_t newpde;
1478
1479         va = *virt;
1480         /*
1481          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1482          * least one superpage mapping to be created?
1483          */ 
1484         superpage_offset = start & PDRMASK;
1485         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1486                 /*
1487                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1488                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1489                  */
1490                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1491                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1492                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1493                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1494         }
1495         sva = va;
1496         while (start < end) {
1497                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1498                     pseflag) {
1499                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1500                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1501                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1502                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1503                         va += NBPDR;
1504                         start += NBPDR;
1505                 } else {
1506                         pmap_kenter(va, start);
1507                         va += PAGE_SIZE;
1508                         start += PAGE_SIZE;
1509                 }
1510         }
1511         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1512         *virt = va;
1513         return (sva);
1514 }
1515
1516
1517 /*
1518  * Add a list of wired pages to the kva
1519  * this routine is only used for temporary
1520  * kernel mappings that do not need to have
1521  * page modification or references recorded.
1522  * Note that old mappings are simply written
1523  * over.  The page *must* be wired.
1524  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1525  */
1526 void
1527 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1528 {
1529         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1530         vm_page_t m;
1531
1532         oldpte = 0;
1533         pte = vtopte(sva);
1534         endpte = pte + count;
1535         while (pte < endpte) {
1536                 m = *ma++;
1537                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1538                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1539                         oldpte |= *pte;
1540                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1541                 }
1542                 pte++;
1543         }
1544         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1545                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1546                     PAGE_SIZE);
1547 }
1548
1549 /*
1550  * This routine tears out page mappings from the
1551  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1552  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1553  */
1554 void
1555 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1556 {
1557         vm_offset_t va;
1558
1559         va = sva;
1560         while (count-- > 0) {
1561                 pmap_kremove(va);
1562                 va += PAGE_SIZE;
1563         }
1564         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1565 }
1566
1567 /***************************************************
1568  * Page table page management routines.....
1569  ***************************************************/
1570 static __inline void
1571 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1572 {
1573         vm_page_t m;
1574
1575         while (free != NULL) {
1576                 m = free;
1577                 free = (void *)m->object;
1578                 m->object = NULL;
1579                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1580                 vm_page_free_toq(m);
1581         }
1582 }
1583
1584 /*
1585  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1586  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1587  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1588  */
1589 static __inline void
1590 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1591 {
1592
1593         if (set_PG_ZERO)
1594                 m->flags |= PG_ZERO;
1595         else
1596                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1597         m->object = (void *)*free;
1598         *free = m;
1599 }
1600
1601 /*
1602  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1603  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1604  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1605  * ordered by this virtual address range.
1606  */
1607 static __inline void
1608 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1609 {
1610
1611         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1612         vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte);
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1617  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1618  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1619  */
1620 static __inline vm_page_t
1621 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1622 {
1623
1624         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1625         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1630  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1631  * the pmap's collection.
1632  */
1633 static __inline void
1634 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1635 {
1636
1637         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1638         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1639 }
1640
1641 /*
1642  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1643  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1644  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1645  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1646  */
1647 static inline boolean_t
1648 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1649 {
1650
1651         --m->wire_count;
1652         if (m->wire_count == 0) {
1653                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1654                 return (TRUE);
1655         } else
1656                 return (FALSE);
1657 }
1658
1659 static void
1660 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1661 {
1662         vm_offset_t pteva;
1663
1664         /*
1665          * unmap the page table page
1666          */
1667         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1668         --pmap->pm_stats.resident_count;
1669
1670         /*
1671          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1672          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1673          * down is begun.
1674          */
1675         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1676
1677         /*
1678          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1679          * take effect immediately.
1680          */
1681         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1682         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1683
1684         /* 
1685          * Put page on a list so that it is released after
1686          * *ALL* TLB shootdown is done
1687          */
1688         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * After removing a page table entry, this routine is used to
1693  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1694  */
1695 static int
1696 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1697 {
1698         pd_entry_t ptepde;
1699         vm_page_t mpte;
1700
1701         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1702                 return (0);
1703         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1704         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1705         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1706 }
1707
1708 /*
1709  * Initialize the pmap for the swapper process.
1710  */
1711 void
1712 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1713 {
1714
1715         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1716         /*
1717          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1718          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1719          * not need to be inserted into that list.
1720          */
1721         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1722 #ifdef PAE
1723         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1724 #endif
1725         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1726         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1727         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1728         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1729         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1730 }
1731
1732 /*
1733  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1734  * such as one in a vmspace structure.
1735  */
1736 int
1737 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1738 {
1739         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1740         vm_paddr_t pa;
1741         int i;
1742
1743         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1744
1745         /*
1746          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1747          * page directory table.
1748          */
1749         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1750                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1751                     NBPTD);
1752                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1753                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1754                         return (0);
1755                 }
1756 #ifdef PAE
1757                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1758                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1759                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1760                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1761                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1762                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1763 #endif
1764                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1765         }
1766         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1767             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1768
1769         /*
1770          * allocate the page directory page(s)
1771          */
1772         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1773                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1774                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1775                 if (m == NULL)
1776                         VM_WAIT;
1777                 else {
1778                         ptdpg[i++] = m;
1779                 }
1780         }
1781
1782         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1783
1784         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1785                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1786                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1787
1788         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1789         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1790         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1791         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1792         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1793
1794         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1795         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1796                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1797                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1798 #ifdef PAE
1799                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1800 #endif
1801         }
1802
1803         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1804         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1805         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1806
1807         return (1);
1808 }
1809
1810 /*
1811  * this routine is called if the page table page is not
1812  * mapped correctly.
1813  */
1814 static vm_page_t
1815 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags)
1816 {
1817         vm_paddr_t ptepa;
1818         vm_page_t m;
1819
1820         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1821             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1822             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1823
1824         /*
1825          * Allocate a page table page.
1826          */
1827         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1828             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1829                 if (flags & M_WAITOK) {
1830                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1831                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1832                         VM_WAIT;
1833                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1834                         PMAP_LOCK(pmap);
1835                 }
1836
1837                 /*
1838                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1839                  * page may have been allocated.
1840                  */
1841                 return (NULL);
1842         }
1843         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1844                 pmap_zero_page(m);
1845
1846         /*
1847          * Map the pagetable page into the process address space, if
1848          * it isn't already there.
1849          */
1850
1851         pmap->pm_stats.resident_count++;
1852
1853         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1854         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1855                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1856
1857         return (m);
1858 }
1859
1860 static vm_page_t
1861 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1862 {
1863         u_int ptepindex;
1864         pd_entry_t ptepa;
1865         vm_page_t m;
1866
1867         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1868             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1869             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1870
1871         /*
1872          * Calculate pagetable page index
1873          */
1874         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1875 retry:
1876         /*
1877          * Get the page directory entry
1878          */
1879         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1880
1881         /*
1882          * This supports switching from a 4MB page to a
1883          * normal 4K page.
1884          */
1885         if (ptepa & PG_PS) {
1886                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1887                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1888         }
1889
1890         /*
1891          * If the page table page is mapped, we just increment the
1892          * hold count, and activate it.
1893          */
1894         if (ptepa) {
1895                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1896                 m->wire_count++;
1897         } else {
1898                 /*
1899                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1900                  * been deallocated. 
1901                  */
1902                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1903                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1904                         goto retry;
1905         }
1906         return (m);
1907 }
1908
1909
1910 /***************************************************
1911 * Pmap allocation/deallocation routines.
1912  ***************************************************/
1913
1914 #ifdef SMP
1915 /*
1916  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1917  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1918  */
1919 static cpuset_t *lazymask;
1920 static u_int lazyptd;
1921 static volatile u_int lazywait;
1922
1923 void pmap_lazyfix_action(void);
1924
1925 void
1926 pmap_lazyfix_action(void)
1927 {
1928
1929 #ifdef COUNT_IPIS
1930         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1931 #endif
1932         if (rcr3() == lazyptd)
1933                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1934         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1935         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1936 }
1937
1938 static void
1939 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1940 {
1941
1942         if (rcr3() == lazyptd)
1943                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1944         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1945 }
1946
1947
1948 static void
1949 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1950 {
1951         cpuset_t mymask, mask;
1952         u_int cpuid, spins;
1953         int lsb;
1954
1955         mask = pmap->pm_active;
1956         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1957                 spins = 50000000;
1958
1959                 /* Find least significant set bit. */
1960                 lsb = cpusetobj_ffs(&mask);
1961                 MPASS(lsb != 0);
1962                 lsb--;
1963                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1964                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1965 #ifdef PAE
1966                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1967 #else
1968                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1969 #endif
1970                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1971
1972                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1973                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1974                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1975                         lazymask = &pmap->pm_active;
1976                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1977                 } else {
1978                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1979                             (u_int)&pmap->pm_active);
1980                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1981                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1982                         while (lazywait == 0) {
1983                                 ia32_pause();
1984                                 if (--spins == 0)
1985                                         break;
1986                         }
1987                 }
1988                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1989                 if (spins == 0)
1990                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1991                 mask = pmap->pm_active;
1992         }
1993 }
1994
1995 #else   /* SMP */
1996
1997 /*
1998  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1999  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2000  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2001  * means that another userland process has run.
2002  */
2003 static void
2004 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2005 {
2006         u_int cr3;
2007
2008         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2009         if (cr3 == rcr3()) {
2010                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2011                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2012         }
2013 }
2014 #endif  /* SMP */
2015
2016 /*
2017  * Release any resources held by the given physical map.
2018  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2019  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2020  */
2021 void
2022 pmap_release(pmap_t pmap)
2023 {
2024         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2025         int i;
2026
2027         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2028             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2029             pmap->pm_stats.resident_count));
2030         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2031             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2032
2033         pmap_lazyfix(pmap);
2034         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2035         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2036         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2037
2038         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2039                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2040                     PG_FRAME);
2041
2042         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2043             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2044
2045         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2046
2047         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2048                 m = ptdpg[i];
2049 #ifdef PAE
2050                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2051                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2052 #endif
2053                 m->wire_count--;
2054                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2055                 vm_page_free_zero(m);
2056         }
2057         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
2058 }
2059 \f
2060 static int
2061 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2062 {
2063         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2064
2065         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2066 }
2067 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2068     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2069
2070 static int
2071 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2072 {
2073         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2074
2075         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2076 }
2077 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2078     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2079
2080 /*
2081  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2082  */
2083 void
2084 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2085 {
2086         vm_paddr_t ptppaddr;
2087         vm_page_t nkpg;
2088         pd_entry_t newpdir;
2089
2090         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2091         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2092         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2093                 addr = kernel_map->max_offset;
2094         while (kernel_vm_end < addr) {
2095                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2096                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2097                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2098                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2099                                 break;
2100                         }
2101                         continue;
2102                 }
2103
2104                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2105                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2106                     VM_ALLOC_ZERO);
2107                 if (nkpg == NULL)
2108                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2109
2110                 nkpt++;
2111
2112                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2113                         pmap_zero_page(nkpg);
2114                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2115                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2116                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2117
2118                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2119                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2120                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2121                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2122                         break;
2123                 }
2124         }
2125 }
2126
2127
2128 /***************************************************
2129  * page management routines.
2130  ***************************************************/
2131
2132 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2133 CTASSERT(_NPCM == 11);
2134 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2135
2136 static __inline struct pv_chunk *
2137 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2138 {
2139
2140         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2141 }
2142
2143 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2144
2145 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2146 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2147
2148 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2149         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2150         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2151         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2152         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2153 };
2154
2155 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2156         "Current number of pv entries");
2157
2158 #ifdef PV_STATS
2159 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2160
2161 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2162         "Current number of pv entry chunks");
2163 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2164         "Current number of pv entry chunks allocated");
2165 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2166         "Current number of pv entry chunks frees");
2167 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2168         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2169
2170 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2171 static int pv_entry_spare;
2172
2173 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2174         "Current number of pv entry frees");
2175 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2176         "Current number of pv entry allocs");
2177 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2178         "Current number of spare pv entries");
2179 #endif
2180
2181 /*
2182  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2183  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2184  * another pv entry chunk.
2185  */
2186 static vm_page_t
2187 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2188 {
2189         struct pch newtail;
2190         struct pv_chunk *pc;
2191         struct md_page *pvh;
2192         pd_entry_t *pde;
2193         pmap_t pmap;
2194         pt_entry_t *pte, tpte;
2195         pv_entry_t pv;
2196         vm_offset_t va;
2197         vm_page_t free, m, m_pc;
2198         uint32_t inuse;
2199         int bit, field, freed;
2200
2201         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2202         pmap = NULL;
2203         free = m_pc = NULL;
2204         TAILQ_INIT(&newtail);
2205         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2206             free == NULL)) {
2207                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2208                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2209                         if (pmap != NULL) {
2210                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2211                                 if (pmap != locked_pmap)
2212                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2213                         }
2214                         pmap = pc->pc_pmap;
2215                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2216                         if (pmap > locked_pmap)
2217                                 PMAP_LOCK(pmap);
2218                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2219                                 pmap = NULL;
2220                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2221                                 continue;
2222                         }
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2227                  */
2228                 freed = 0;
2229                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2230                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2231                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2232                                 bit = bsfl(inuse);
2233                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2234                                 va = pv->pv_va;
2235                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2236                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2237                                         continue;
2238                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2239                                 tpte = *pte;
2240                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2241                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2242                                 pmap_pte_release(pte);
2243                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2244                                         continue;
2245                                 KASSERT(tpte != 0,
2246                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2247                                     pmap, va));
2248                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2249                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2250                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2251                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2252                                         vm_page_dirty(m);
2253                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2254                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2255                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2256                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2257                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2258                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2259                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2260                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2261                                                     PGA_WRITEABLE);
2262                                         }
2263                                 }
2264                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2265                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2266                                 freed++;
2267                         }
2268                 }
2269                 if (freed == 0) {
2270                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2271                         continue;
2272                 }
2273                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2274                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2275                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2276                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2277                 pv_entry_count -= freed;
2278                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2279                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2280                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2281                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2282                                     pc_list);
2283                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2284
2285                                 /*
2286                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2287                                  * sufficient.
2288                                  */
2289                                 if (pmap == locked_pmap)
2290                                         goto out;
2291                                 break;
2292                         }
2293                 if (field == _NPCM) {
2294                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2295                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2296                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2297                         /* Entire chunk is free; return it. */
2298                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2299                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2300                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2301                         break;
2302                 }
2303         }
2304 out:
2305         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2306         if (pmap != NULL) {
2307                 pmap_invalidate_all(pmap);
2308                 if (pmap != locked_pmap)
2309                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2310         }
2311         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && free != NULL) {
2312                 m_pc = free;
2313                 free = (void *)m_pc->object;
2314                 /* Recycle a freed page table page. */
2315                 m_pc->wire_count = 1;
2316                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2317         }
2318         pmap_free_zero_pages(free);
2319         return (m_pc);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * free the pv_entry back to the free list
2324  */
2325 static void
2326 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2327 {
2328         struct pv_chunk *pc;
2329         int idx, field, bit;
2330
2331         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2332         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2333         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2334         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2335         pv_entry_count--;
2336         pc = pv_to_chunk(pv);
2337         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2338         field = idx / 32;
2339         bit = idx % 32;
2340         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2341         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2342                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2343                         /*
2344                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2345                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2346                          */
2347                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2348                             pc)) {
2349                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2350                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2351                                     pc_list);
2352                         }
2353                         return;
2354                 }
2355         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2356         free_pv_chunk(pc);
2357 }
2358
2359 static void
2360 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2361 {
2362         vm_page_t m;
2363
2364         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2365         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2366         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2367         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2368         /* entire chunk is free, return it */
2369         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2370         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2371         vm_page_unwire(m, 0);
2372         vm_page_free(m);
2373         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2374 }
2375
2376 /*
2377  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2378  * when needed.
2379  */
2380 static pv_entry_t
2381 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2382 {
2383         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2384         static struct timeval lastprint;
2385         int bit, field;
2386         pv_entry_t pv;
2387         struct pv_chunk *pc;
2388         vm_page_t m;
2389
2390         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2391         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2392         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2393         pv_entry_count++;
2394         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2395                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2396                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2397                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2398                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2399 retry:
2400         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2401         if (pc != NULL) {
2402                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2403                         if (pc->pc_map[field]) {
2404                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2405                                 break;
2406                         }
2407                 }
2408                 if (field < _NPCM) {
2409                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2410                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2411                         /* If this was the last item, move it to tail */
2412                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2413                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2414                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2415                                         return (pv);    /* not full, return */
2416                                 }
2417                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2418                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2419                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2420                         return (pv);
2421                 }
2422         }
2423         /*
2424          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2425          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2426          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2427          */
2428         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2429             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2430                 if (try) {
2431                         pv_entry_count--;
2432                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2433                         return (NULL);
2434                 }
2435                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2436                 if (m == NULL)
2437                         goto retry;
2438         }
2439         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2440         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2441         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2442         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2443         pc->pc_pmap = pmap;
2444         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2445         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2446                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2447         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2448         pv = &pc->pc_pventry[0];
2449         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2450         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2451         return (pv);
2452 }
2453
2454 static __inline pv_entry_t
2455 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2456 {
2457         pv_entry_t pv;
2458
2459         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2460         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2461                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2462                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2463                         break;
2464                 }
2465         }
2466         return (pv);
2467 }
2468
2469 static void
2470 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2471 {
2472         struct md_page *pvh;
2473         pv_entry_t pv;
2474         vm_offset_t va_last;
2475         vm_page_t m;
2476
2477         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2478         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2479             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2480
2481         /*
2482          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2483          * page's pv list.
2484          */
2485         pvh = pa_to_pvh(pa);
2486         va = trunc_4mpage(va);
2487         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2488         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2489         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2490         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2491         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2492         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2493         do {
2494                 m++;
2495                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2496                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2497                 va += PAGE_SIZE;
2498                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2499         } while (va < va_last);
2500 }
2501
2502 static void
2503 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2504 {
2505         struct md_page *pvh;
2506         pv_entry_t pv;
2507         vm_offset_t va_last;
2508         vm_page_t m;
2509
2510         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2511         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2512             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2513
2514         /*
2515          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2516          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2517          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2518          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2519          * removes one of the mappings that is being promoted.
2520          */
2521         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2522         va = trunc_4mpage(va);
2523         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2524         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2525         pvh = pa_to_pvh(pa);
2526         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2527         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2528         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2529         do {
2530                 m++;
2531                 va += PAGE_SIZE;
2532                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2533         } while (va < va_last);
2534 }
2535
2536 static void
2537 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2538 {
2539         pv_entry_t pv;
2540
2541         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2542         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2543         free_pv_entry(pmap, pv);
2544 }
2545
2546 static void
2547 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2548 {
2549         struct md_page *pvh;
2550
2551         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2552         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2553         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2554                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2555                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2556                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2557         }
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Create a pv entry for page at pa for
2562  * (pmap, va).
2563  */
2564 static void
2565 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2566 {
2567         pv_entry_t pv;
2568
2569         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2570         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2571         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2572         pv->pv_va = va;
2573         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2574 }
2575
2576 /*
2577  * Conditionally create a pv entry.
2578  */
2579 static boolean_t
2580 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2581 {
2582         pv_entry_t pv;
2583
2584         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2585         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2586         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2587             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2588                 pv->pv_va = va;
2589                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2590                 return (TRUE);
2591         } else
2592                 return (FALSE);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2597  */
2598 static boolean_t
2599 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2600 {
2601         struct md_page *pvh;
2602         pv_entry_t pv;
2603
2604         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2605         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2606             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2607                 pv->pv_va = va;
2608                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2609                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2610                 return (TRUE);
2611         } else
2612                 return (FALSE);
2613 }
2614
2615 /*
2616  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2617  */
2618 static void
2619 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2620 {
2621         pt_entry_t *pte;
2622
2623         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2624                 *pte = newpte;  
2625                 newpte += PAGE_SIZE;
2626         }
2627 }
2628
2629 /*
2630  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2631  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2632  */
2633 static boolean_t
2634 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2635 {
2636         pd_entry_t newpde, oldpde;
2637         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2638         vm_paddr_t mptepa;
2639         vm_page_t free, mpte;
2640
2641         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2642         oldpde = *pde;
2643         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2644             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2645         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2646         if (mpte != NULL)
2647                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2648         else {
2649                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2650                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2651                     " is missing"));
2652
2653                 /*
2654                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2655                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2656                  * allocation of the new page table page fails.
2657                  */
2658                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2659                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2660                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2661                         free = NULL;
2662                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2663                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2664                         pmap_free_zero_pages(free);
2665                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2666                             " in pmap %p", va, pmap);
2667                         return (FALSE);
2668                 }
2669                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2670                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2671         }
2672         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2673
2674         /*
2675          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2676          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2677          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2678          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2679          */
2680         if (va >= KERNBASE)
2681                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2682         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2683                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2684                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2685 #ifdef SMP
2686                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2687 #endif
2688                         invlcaddr(PADDR1);
2689                         PMAP1changed++;
2690                 } else
2691 #ifdef SMP
2692                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2693                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2694                         invlcaddr(PADDR1);
2695                         PMAP1changedcpu++;
2696                 } else
2697 #endif
2698                         PMAP1unchanged++;
2699                 firstpte = PADDR1;
2700         } else {
2701                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2702                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2703                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2704                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2705                 }
2706                 firstpte = PADDR2;
2707         }
2708         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2709         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2710             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2711         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2712             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2713         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2714         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2715                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2716
2717         /*
2718          * If the page table page is new, initialize it.
2719          */
2720         if (mpte->wire_count == 1) {
2721                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2722                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2723         }
2724         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2725             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2726             " addresses"));
2727
2728         /*
2729          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2730          * entries.
2731          */ 
2732         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2733                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2734         
2735         /*
2736          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2737          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2738          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2739          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2740          * the read above and the store below. 
2741          */
2742         if (workaround_erratum383)
2743                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2744         else if (pmap == kernel_pmap)
2745                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2746         else
2747                 pde_store(pde, newpde); 
2748         if (firstpte == PADDR2)
2749                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2750
2751         /*
2752          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2753          */
2754         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2755
2756         /*
2757          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2758          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2759          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2760          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2761          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2762          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2763          * the 2mpage to referencing the page table page.
2764          */
2765         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2766                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2767
2768         pmap_pde_demotions++;
2769         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2770             " in pmap %p", va, pmap);
2771         return (TRUE);
2772 }
2773
2774 /*
2775  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2776  */
2777 static void
2778 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2779     vm_page_t *free)
2780 {
2781         struct md_page *pvh;
2782         pd_entry_t oldpde;
2783         vm_offset_t eva, va;
2784         vm_page_t m, mpte;
2785
2786         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2787         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2788             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2789         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2790         if (oldpde & PG_W)
2791                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2792
2793         /*
2794          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2795          * PG_G.
2796          */
2797         if (oldpde & PG_G)
2798                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2799         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2800         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2801                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2802                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2803                 eva = sva + NBPDR;
2804                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2805                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2806                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2807                                 vm_page_dirty(m);
2808                         if (oldpde & PG_A)
2809                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2810                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2811                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2812                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2813                 }
2814         }
2815         if (pmap == kernel_pmap) {
2816                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2817                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2818         } else {
2819                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2820                 if (mpte != NULL) {
2821                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2822                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2823                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2824                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2825                         mpte->wire_count = 0;
2826                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2827                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2828                 }
2829         }
2830 }
2831
2832 /*
2833  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2834  */
2835 static int
2836 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2837 {
2838         pt_entry_t oldpte;
2839         vm_page_t m;
2840
2841         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2842         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2843         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2844         KASSERT(oldpte != 0,
2845             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2846         if (oldpte & PG_W)
2847                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2848         /*
2849          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2850          * PG_G.
2851          */
2852         if (oldpte & PG_G)
2853                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2854         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2855         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2856                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2857                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2858                         vm_page_dirty(m);
2859                 if (oldpte & PG_A)
2860                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2861                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2862         }
2863         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2864 }
2865
2866 /*
2867  * Remove a single page from a process address space
2868  */
2869 static void
2870 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2871 {
2872         pt_entry_t *pte;
2873
2874         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2875         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2876         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2877         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2878                 return;
2879         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2880         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2881 }
2882
2883 /*
2884  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2885  *
2886  *      It is assumed that the start and end are properly
2887  *      rounded to the page size.
2888  */
2889 void
2890 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2891 {
2892         vm_offset_t pdnxt;
2893         pd_entry_t ptpaddr;
2894         pt_entry_t *pte;
2895         vm_page_t free = NULL;
2896         int anyvalid;
2897
2898         /*
2899          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2900          */
2901         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2902                 return;
2903
2904         anyvalid = 0;
2905
2906         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2907         sched_pin();
2908         PMAP_LOCK(pmap);
2909
2910         /*
2911          * special handling of removing one page.  a very
2912          * common operation and easy to short circuit some
2913          * code.
2914          */
2915         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2916             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2917                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2918                 goto out;
2919         }
2920
2921         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2922                 u_int pdirindex;
2923
2924                 /*
2925                  * Calculate index for next page table.
2926                  */
2927                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2928                 if (pdnxt < sva)
2929                         pdnxt = eva;
2930                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2931                         break;
2932
2933                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2934                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2935
2936                 /*
2937                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2938                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2939                  */
2940                 if (ptpaddr == 0)
2941                         continue;
2942
2943                 /*
2944                  * Check for large page.
2945                  */
2946                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2947                         /*
2948                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2949                          * demote the mapping and fall through.
2950                          */
2951                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2952                                 /*
2953                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2954                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2955                                  */
2956                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2957                                         anyvalid = 1;
2958                                 pmap_remove_pde(pmap,
2959                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2960                                 continue;
2961                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2962                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2963                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2964                                 continue;
2965                         }
2966                 }
2967
2968                 /*
2969                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2970                  * by the current page table page, or to the end of the
2971                  * range being removed.
2972                  */
2973                 if (pdnxt > eva)
2974                         pdnxt = eva;
2975
2976                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2977                     sva += PAGE_SIZE) {
2978                         if (*pte == 0)
2979                                 continue;
2980
2981                         /*
2982                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2983                          * by pmap_remove_pte().
2984                          */
2985                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2986                                 anyvalid = 1;
2987                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2988                                 break;
2989                 }
2990         }
2991 out:
2992         sched_unpin();
2993         if (anyvalid)
2994                 pmap_invalidate_all(pmap);
2995         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2996         PMAP_UNLOCK(pmap);
2997         pmap_free_zero_pages(free);
2998 }
2999
3000 /*
3001  *      Routine:        pmap_remove_all
3002  *      Function:
3003  *              Removes this physical page from
3004  *              all physical maps in which it resides.
3005  *              Reflects back modify bits to the pager.
3006  *
3007  *      Notes:
3008  *              Original versions of this routine were very
3009  *              inefficient because they iteratively called
3010  *              pmap_remove (slow...)
3011  */
3012
3013 void
3014 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3015 {
3016         struct md_page *pvh;
3017         pv_entry_t pv;
3018         pmap_t pmap;
3019         pt_entry_t *pte, tpte;
3020         pd_entry_t *pde;
3021         vm_offset_t va;
3022         vm_page_t free;
3023
3024         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3025             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3026         free = NULL;
3027         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3028         sched_pin();
3029         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3030                 goto small_mappings;
3031         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3032         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3033                 va = pv->pv_va;
3034                 pmap = PV_PMAP(pv);
3035                 PMAP_LOCK(pmap);
3036                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3037                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3038                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3039         }
3040 small_mappings:
3041         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3042                 pmap = PV_PMAP(pv);
3043                 PMAP_LOCK(pmap);
3044                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3045                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3046                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3047                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3048                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3049                 tpte = pte_load_clear(pte);
3050                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3051                     pmap, pv->pv_va));
3052                 if (tpte & PG_W)
3053                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3054                 if (tpte & PG_A)
3055                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3056
3057                 /*
3058                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3059                  */
3060                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3061                         vm_page_dirty(m);
3062                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3063                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3064                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3065                 free_pv_entry(pmap, pv);
3066                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3067         }
3068         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3069         sched_unpin();
3070         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3071         pmap_free_zero_pages(free);
3072 }
3073
3074 /*
3075  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3076  */
3077 static boolean_t
3078 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3079 {
3080         pd_entry_t newpde, oldpde;
3081         vm_offset_t eva, va;
3082         vm_page_t m;
3083         boolean_t anychanged;
3084
3085         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3086         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3087             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3088         anychanged = FALSE;
3089 retry:
3090         oldpde = newpde = *pde;
3091         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3092                 eva = sva + NBPDR;
3093                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3094                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3095                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3096                                 vm_page_dirty(m);
3097         }
3098         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3099                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3100 #ifdef PAE
3101         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3102                 newpde |= pg_nx;
3103 #endif
3104         if (newpde != oldpde) {
3105                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3106                         goto retry;
3107                 if (oldpde & PG_G)
3108                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3109                 else
3110                         anychanged = TRUE;
3111         }
3112         return (anychanged);
3113 }
3114
3115 /*
3116  *      Set the physical protection on the
3117  *      specified range of this map as requested.
3118  */
3119 void
3120 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3121 {
3122         vm_offset_t pdnxt;
3123         pd_entry_t ptpaddr;
3124         pt_entry_t *pte;
3125         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3126
3127         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3128                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3129                 return;
3130         }
3131
3132 #ifdef PAE
3133         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3134             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3135                 return;
3136 #else
3137         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3138                 return;
3139 #endif
3140
3141         if (pmap_is_current(pmap))
3142                 pv_lists_locked = FALSE;
3143         else {
3144                 pv_lists_locked = TRUE;
3145 resume:
3146                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3147                 sched_pin();
3148         }
3149         anychanged = FALSE;
3150
3151         PMAP_LOCK(pmap);
3152         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3153                 pt_entry_t obits, pbits;
3154                 u_int pdirindex;
3155
3156                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3157                 if (pdnxt < sva)
3158                         pdnxt = eva;
3159
3160                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3161                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3162
3163                 /*
3164                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3165                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3166                  */
3167                 if (ptpaddr == 0)
3168                         continue;
3169
3170                 /*
3171                  * Check for large page.
3172                  */
3173                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3174                         /*
3175                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3176                          * demote the mapping and fall through.
3177                          */
3178                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3179                                 /*
3180                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3181                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3182                                  */
3183                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3184                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3185                                         anychanged = TRUE;
3186                                 continue;
3187                         } else {
3188                                 if (!pv_lists_locked) {
3189                                         pv_lists_locked = TRUE;
3190                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3191                                                 if (anychanged)
3192                                                         pmap_invalidate_all(
3193                                                             pmap);
3194                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3195                                                 goto resume;
3196                                         }
3197                                         sched_pin();
3198                                 }
3199                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3200                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3201                                         /*
3202                                          * The large page mapping was
3203                                          * destroyed.
3204                                          */
3205                                         continue;
3206                                 }
3207                         }
3208                 }
3209
3210                 if (pdnxt > eva)
3211                         pdnxt = eva;
3212
3213                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3214                     sva += PAGE_SIZE) {
3215                         vm_page_t m;
3216
3217 retry:
3218                         /*
3219                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3220                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3221                          * significant 32 bits.
3222                          */
3223                         obits = pbits = *pte;
3224                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3225                                 continue;
3226
3227                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3228                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3229                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3230                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3231                                         vm_page_dirty(m);
3232                                 }
3233                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3234                         }
3235 #ifdef PAE
3236                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3237                                 pbits |= pg_nx;
3238 #endif
3239
3240                         if (pbits != obits) {
3241 #ifdef PAE
3242                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3243                                         goto retry;
3244 #else
3245                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3246                                     pbits))
3247                                         goto retry;
3248 #endif
3249                                 if (obits & PG_G)
3250                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3251                                 else
3252                                         anychanged = TRUE;
3253                         }
3254                 }
3255         }
3256         if (anychanged)
3257                 pmap_invalidate_all(pmap);
3258         if (pv_lists_locked) {
3259                 sched_unpin();
3260                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3261         }
3262         PMAP_UNLOCK(pmap);
3263 }
3264
3265 /*
3266  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3267  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3268  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3269  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3270  * mappings must have identical characteristics.
3271  *
3272  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3273  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3274  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3275  * pmap.
3276  */
3277 static void
3278 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3279 {
3280         pd_entry_t newpde;
3281         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3282         vm_offset_t oldpteva;
3283         vm_page_t mpte;
3284
3285         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3286
3287         /*
3288          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3289          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3290          * within a 2- or 4MB page.
3291          */
3292         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3293 setpde:
3294         newpde = *firstpte;
3295         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3296                 pmap_pde_p_failures++;
3297                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3298                     " in pmap %p", va, pmap);
3299                 return;
3300         }
3301         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3302                 pmap_pde_p_failures++;
3303                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3304                     " in pmap %p", va, pmap);
3305                 return;
3306         }
3307         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3308                 /*
3309                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3310                  * a TLB invalidation.
3311                  */
3312                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3313                     ~PG_RW))  
3314                         goto setpde;
3315                 newpde &= ~PG_RW;
3316         }
3317
3318         /* 
3319          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3320          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3321          * characteristics to the first PTE.
3322          */
3323         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3324         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3325 setpte:
3326                 oldpte = *pte;
3327                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3328                         pmap_pde_p_failures++;
3329                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3330                             " in pmap %p", va, pmap);
3331                         return;
3332                 }
3333                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3334                         /*
3335                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3336                          * without a TLB invalidation.
3337                          */
3338                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3339                             oldpte & ~PG_RW))
3340                                 goto setpte;
3341                         oldpte &= ~PG_RW;
3342                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3343                             (va & ~PDRMASK);
3344                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3345                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3346                 }
3347                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3348                         pmap_pde_p_failures++;
3349                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3350                             " in pmap %p", va, pmap);
3351                         return;
3352                 }
3353                 pa -= PAGE_SIZE;
3354         }
3355
3356         /*
3357          * Save the page table page in its current state until the PDE
3358          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3359          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3360          */
3361         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3362         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3363             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3364             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3365         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3366             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3367         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3368
3369         /*
3370          * Promote the pv entries.
3371          */
3372         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3373                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3374
3375         /*
3376          * Propagate the PAT index to its proper position.
3377          */
3378         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3379                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3380
3381         /*
3382          * Map the superpage.
3383          */
3384         if (workaround_erratum383)
3385                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3386         else if (pmap == kernel_pmap)
3387                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3388         else
3389                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3390
3391         pmap_pde_promotions++;
3392         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3393             " in pmap %p", va, pmap);
3394 }
3395
3396 /*
3397  *      Insert the given physical page (p) at
3398  *      the specified virtual address (v) in the
3399  *      target physical map with the protection requested.
3400  *
3401  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3402  *      that the related pte can not be reclaimed.
3403  *
3404  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3405  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3406  *      insert this page into the given map NOW.
3407  */
3408 void
3409 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3410     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3411 {
3412         pd_entry_t *pde;
3413         pt_entry_t *pte;
3414         pt_entry_t newpte, origpte;
3415         pv_entry_t pv;
3416         vm_paddr_t opa, pa;
3417         vm_page_t mpte, om;
3418         boolean_t invlva;
3419
3420         va = trunc_page(va);
3421         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3422         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3423             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3424             va));
3425         if ((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) == 0)
3426                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3427
3428         mpte = NULL;
3429
3430         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3431         PMAP_LOCK(pmap);
3432         sched_pin();
3433
3434         /*
3435          * In the case that a page table page is not
3436          * resident, we are creating it here.
3437          */
3438         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3439                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3440         }
3441
3442         pde = pmap_pde(pmap, va);
3443         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3444                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3445         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3446
3447         /*
3448          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3449          */
3450         if (pte == NULL) {
3451                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3452                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3453         }
3454
3455         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3456         om = NULL;
3457         origpte = *pte;
3458         opa = origpte & PG_FRAME;
3459
3460         /*
3461          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3462          */
3463         if (origpte && (opa == pa)) {
3464                 /*
3465                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3466                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3467                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3468                  * the PT page will be also.
3469                  */
3470                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3471                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3472                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3473                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3474
3475                 /*
3476                  * Remove extra pte reference
3477                  */
3478                 if (mpte)
3479                         mpte->wire_count--;
3480
3481                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3482                         om = m;
3483                         pa |= PG_MANAGED;
3484                 }
3485                 goto validate;
3486         } 
3487
3488         pv = NULL;
3489
3490         /*
3491          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3492          * handle validating new mapping.
3493          */
3494         if (opa) {
3495                 if (origpte & PG_W)
3496                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3497                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3498                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3499                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3500                 }
3501                 if (mpte != NULL) {
3502                         mpte->wire_count--;
3503                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3504                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3505                              " va: 0x%x", va));
3506                 }
3507         } else
3508                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3509
3510         /*
3511          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3512          */
3513         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3514                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3515                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3516                 if (pv == NULL)
3517                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3518                 pv->pv_va = va;
3519                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3520                 pa |= PG_MANAGED;
3521         } else if (pv != NULL)
3522                 free_pv_entry(pmap, pv);
3523
3524         /*
3525          * Increment counters
3526          */
3527         if (wired)
3528                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3529
3530 validate:
3531         /*
3532          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3533          */
3534         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3535         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3536                 newpte |= PG_RW;
3537                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3538                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3539         }
3540 #ifdef PAE
3541         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3542                 newpte |= pg_nx;
3543 #endif
3544         if (wired)
3545                 newpte |= PG_W;
3546         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3547                 newpte |= PG_U;
3548         if (pmap == kernel_pmap)
3549                 newpte |= pgeflag;
3550
3551         /*
3552          * if the mapping or permission bits are different, we need
3553          * to update the pte.
3554          */
3555         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3556                 newpte |= PG_A;
3557                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3558                         newpte |= PG_M;
3559                 if (origpte & PG_V) {
3560                         invlva = FALSE;
3561                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3562                         if (origpte & PG_A) {
3563                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3564                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3565                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3566                                         invlva = TRUE;
3567 #ifdef PAE
3568                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3569                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3570                                         invlva = TRUE;
3571 #endif
3572                         }
3573                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3574                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3575                                         vm_page_dirty(om);
3576                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3577                                         invlva = TRUE;
3578                         }
3579                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3580                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3581                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3582                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3583                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3584                         if (invlva)
3585                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3586                 } else
3587                         pte_store(pte, newpte);
3588         }
3589
3590         /*
3591          * If both the page table page and the reservation are fully
3592          * populated, then attempt promotion.
3593          */
3594         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3595             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3596             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3597                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3598
3599         sched_unpin();
3600         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3601         PMAP_UNLOCK(pmap);
3602 }
3603
3604 /*
3605  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3606  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3607  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3608  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3609  */
3610 static boolean_t
3611 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3612 {
3613         pd_entry_t *pde, newpde;
3614
3615         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3616         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3617         pde = pmap_pde(pmap, va);
3618         if (*pde != 0) {
3619                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3620                     " in pmap %p", va, pmap);
3621                 return (FALSE);
3622         }
3623         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3624             PG_PS | PG_V;
3625         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3626                 newpde |= PG_MANAGED;
3627
3628                 /*
3629                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3630                  */
3631                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3632                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3633                             " in pmap %p", va, pmap);
3634                         return (FALSE);
3635                 }
3636         }
3637 #ifdef PAE
3638         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3639                 newpde |= pg_nx;
3640 #endif
3641         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3642                 newpde |= PG_U;
3643
3644         /*
3645          * Increment counters.
3646          */
3647         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3648
3649         /*
3650          * Map the superpage.
3651          */
3652         pde_store(pde, newpde);
3653
3654         pmap_pde_mappings++;
3655         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3656             " in pmap %p", va, pmap);
3657         return (TRUE);
3658 }
3659
3660 /*
3661  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3662  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3663  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3664  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3665  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3666  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3667  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3668  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3669  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3670  * corresponding offset from m_start are mapped.
3671  */
3672 void
3673 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3674     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3675 {
3676         vm_offset_t va;
3677         vm_page_t m, mpte;
3678         vm_pindex_t diff, psize;
3679
3680         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m_start->object);
3681         psize = atop(end - start);
3682         mpte = NULL;
3683         m = m_start;
3684         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3685         PMAP_LOCK(pmap);
3686         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3687                 va = start + ptoa(diff);
3688                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3689                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3690                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3691                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3692                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3693                 else
3694                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3695                             mpte);
3696                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3697         }
3698         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3699         PMAP_UNLOCK(pmap);
3700 }
3701
3702 /*
3703  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3704  * 1. Current pmap & pmap exists.
3705  * 2. Not wired.
3706  * 3. Read access.
3707  * 4. No page table pages.
3708  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3709  */
3710
3711 void
3712 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3713 {
3714
3715         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3716         PMAP_LOCK(pmap);
3717         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3718         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3719         PMAP_UNLOCK(pmap);
3720 }
3721
3722 static vm_page_t
3723 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3724     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3725 {
3726         pt_entry_t *pte;
3727         vm_paddr_t pa;
3728         vm_page_t free;
3729
3730         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3731             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3732             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3733         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3734         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3735
3736         /*
3737          * In the case that a page table page is not
3738          * resident, we are creating it here.
3739          */
3740         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3741                 u_int ptepindex;
3742                 pd_entry_t ptepa;
3743
3744                 /*
3745                  * Calculate pagetable page index
3746                  */
3747                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3748                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3749                         mpte->wire_count++;
3750                 } else {
3751                         /*
3752                          * Get the page directory entry
3753                          */
3754                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3755
3756                         /*
3757                          * If the page table page is mapped, we just increment
3758                          * the hold count, and activate it.
3759                          */
3760                         if (ptepa) {
3761                                 if (ptepa & PG_PS)
3762                                         return (NULL);
3763                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3764                                 mpte->wire_count++;
3765                         } else {
3766                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3767                                     M_NOWAIT);
3768                                 if (mpte == NULL)
3769                                         return (mpte);
3770                         }
3771                 }
3772         } else {
3773                 mpte = NULL;
3774         }
3775
3776         /*
3777          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3778          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3779          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3780          * But that isn't as quick as vtopte.
3781          */
3782         pte = vtopte(va);
3783         if (*pte) {
3784                 if (mpte != NULL) {
3785                         mpte->wire_count--;
3786                         mpte = NULL;
3787                 }
3788                 return (mpte);
3789         }
3790
3791         /*
3792          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3793          */
3794         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3795             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3796                 if (mpte != NULL) {
3797                         free = NULL;
3798                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3799                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3800                                 pmap_free_zero_pages(free);
3801                         }
3802                         
3803                         mpte = NULL;
3804                 }
3805                 return (mpte);
3806         }
3807
3808         /*
3809          * Increment counters
3810          */
3811         pmap->pm_stats.resident_count++;
3812
3813         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3814 #ifdef PAE
3815         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3816                 pa |= pg_nx;
3817 #endif
3818
3819         /*
3820          * Now validate mapping with RO protection
3821          */
3822         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3823                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3824         else
3825                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3826         return (mpte);
3827 }
3828
3829 /*
3830  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3831  * to be used for panic dumps.
3832  */
3833 void *
3834 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3835 {
3836         vm_offset_t va;
3837
3838         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3839         pmap_kenter(va, pa);
3840         invlpg(va);
3841         return ((void *)crashdumpmap);
3842 }
3843
3844 /*
3845  * This code maps large physical mmap regions into the
3846  * processor address space.  Note that some shortcuts
3847  * are taken, but the code works.
3848  */
3849 void
3850 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3851     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3852 {
3853         pd_entry_t *pde;
3854         vm_paddr_t pa, ptepa;
3855         vm_page_t p;
3856         int pat_mode;
3857
3858         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3859         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3860             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3861         if (pseflag && 
3862             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3863                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3864                         return;
3865                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3866                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3867                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3868                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3869
3870                 /*
3871                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3872                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3873                  */
3874                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3875                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3876                         return;
3877
3878                 /*
3879                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3880                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3881                  * memory attributes.
3882                  */
3883                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3884                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3885                     pa += PAGE_SIZE) {
3886                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3887                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3888                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3889                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3890                                 return;
3891                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3892                 }
3893
3894                 /*
3895                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3896                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3897                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3898                  */
3899                 PMAP_LOCK(pmap);
3900                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3901                     size; pa += NBPDR) {
3902                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3903                         if (*pde == 0) {
3904                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3905                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3906                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3907                                     PAGE_SIZE;
3908                                 pmap_pde_mappings++;
3909                         }
3910                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3911                         addr += NBPDR;
3912                 }
3913                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3914         }
3915 }
3916
3917 /*
3918  *      Routine:        pmap_change_wiring
3919  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3920  *                      pair.
3921  *      In/out conditions:
3922  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3923  */
3924 void
3925 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3926 {
3927         pd_entry_t *pde;
3928         pt_entry_t *pte;
3929         boolean_t are_queues_locked;
3930
3931         are_queues_locked = FALSE;
3932 retry:
3933         PMAP_LOCK(pmap);
3934         pde = pmap_pde(pmap, va);
3935         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3936                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3937                         if (!are_queues_locked) {
3938                                 are_queues_locked = TRUE;
3939                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3940                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3941                                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3942                                         goto retry;
3943                                 }
3944                         }
3945                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3946                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3947                 } else
3948                         goto out;
3949         }
3950         pte = pmap_pte(pmap, va);
3951
3952         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3953                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3954         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3955                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3956
3957         /*
3958          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3959          * invalidate TLB.
3960          */
3961         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3962         pmap_pte_release(pte);
3963 out:
3964         if (are_queues_locked)
3965                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3966         PMAP_UNLOCK(pmap);
3967 }
3968
3969
3970
3971 /*
3972  *      Copy the range specified by src_addr/len
3973  *      from the source map to the range dst_addr/len
3974  *      in the destination map.
3975  *
3976  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3977  */
3978
3979 void
3980 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3981     vm_offset_t src_addr)
3982 {
3983         vm_page_t   free;
3984         vm_offset_t addr;
3985         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3986         vm_offset_t pdnxt;
3987
3988         if (dst_addr != src_addr)
3989                 return;
3990
3991         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3992                 return;
3993
3994         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3995         if (dst_pmap < src_pmap) {
3996                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3997                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3998         } else {
3999                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4000                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4001         }
4002         sched_pin();
4003         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4004                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4005                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4006                 pd_entry_t srcptepaddr;
4007                 u_int ptepindex;
4008
4009                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4010                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4011
4012                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4013                 if (pdnxt < addr)
4014                         pdnxt = end_addr;
4015                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4016
4017                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4018                 if (srcptepaddr == 0)
4019                         continue;
4020                         
4021                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4022                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4023                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4024                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4025                             PG_PS_FRAME))) {
4026                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4027                                     ~PG_W;
4028                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4029                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4030                         }
4031                         continue;
4032                 }
4033
4034                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4035                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4036                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4037
4038                 if (pdnxt > end_addr)
4039                         pdnxt = end_addr;
4040
4041                 src_pte = vtopte(addr);
4042                 while (addr < pdnxt) {
4043                         pt_entry_t ptetemp;
4044                         ptetemp = *src_pte;
4045                         /*
4046                          * we only virtual copy managed pages
4047                          */
4048                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4049                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4050                                     M_NOWAIT);
4051                                 if (dstmpte == NULL)
4052                                         goto out;
4053                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4054                                 if (*dst_pte == 0 &&
4055                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4056                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4057                                         /*
4058                                          * Clear the wired, modified, and
4059                                          * accessed (referenced) bits
4060                                          * during the copy.
4061                                          */
4062                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4063                                             PG_A);
4064                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4065                                 } else {
4066                                         free = NULL;
4067                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4068                                             &free)) {
4069                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4070                                                     addr);
4071                                                 pmap_free_zero_pages(free);
4072                                         }
4073                                         goto out;
4074                                 }
4075                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4076                                         break;
4077                         }
4078                         addr += PAGE_SIZE;
4079                         src_pte++;
4080                 }
4081         }
4082 out:
4083         sched_unpin();
4084         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4085         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4086         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4087 }       
4088
4089 static __inline void
4090 pagezero(void *page)
4091 {
4092 #if defined(I686_CPU)
4093         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4094 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4095                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4096                         sse2_pagezero(page);
4097                 else
4098 #endif
4099                         i686_pagezero(page);
4100         } else
4101 #endif
4102                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4103 }
4104
4105 /*
4106  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4107  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4108  */
4109 void
4110 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4111 {
4112         struct sysmaps *sysmaps;
4113
4114         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4115         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4116         if (*sysmaps->CMAP2)
4117                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4118         sched_pin();
4119         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4120             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4121         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4122         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4123         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4124         sched_unpin();
4125         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4126 }
4127
4128 /*
4129  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4130  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4131  *
4132  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4133  */
4134 void
4135 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4136 {
4137         struct sysmaps *sysmaps;
4138
4139         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4140         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4141         if (*sysmaps->CMAP2)
4142                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4143         sched_pin();
4144         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4145             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4146         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4147         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4148                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4149         else
4150                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4151         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4152         sched_unpin();
4153         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4154 }
4155
4156 /*
4157  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4158  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4159  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4160  *      outside of Giant.
4161  */
4162 void
4163 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4164 {
4165
4166         if (*CMAP3)
4167                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4168         sched_pin();
4169         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4170             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4171         invlcaddr(CADDR3);
4172         pagezero(CADDR3);
4173         *CMAP3 = 0;
4174         sched_unpin();
4175 }
4176
4177 /*
4178  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4179  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4180  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4181  *      time.
4182  */
4183 void
4184 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4185 {
4186         struct sysmaps *sysmaps;
4187
4188         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4189         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4190         if (*sysmaps->CMAP1)
4191                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4192         if (*sysmaps->CMAP2)
4193                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4194         sched_pin();
4195         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4196         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4197         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4198             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4199         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4200             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4201         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4202         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4203         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4204         sched_unpin();
4205         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4206 }
4207
4208 int unmapped_buf_allowed = 1;
4209
4210 void
4211 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4212     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4213 {
4214         struct sysmaps *sysmaps;
4215         vm_page_t a_pg, b_pg;
4216         char *a_cp, *b_cp;
4217         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4218         int cnt;
4219
4220         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4221         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4222         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4223                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4224         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4225                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4226         sched_pin();
4227         while (xfersize > 0) {
4228                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4229                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4230                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4231                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4232                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4233                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4234                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4235                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4236                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4237                     pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4238                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4239                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4240                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4241                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4242                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4243                 a_offset += cnt;
4244                 b_offset += cnt;
4245                 xfersize -= cnt;
4246         }
4247         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4248         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4249         sched_unpin();
4250         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4251 }
4252
4253 /*
4254  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4255  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4256  * be changed upwards or downwards in the future; it
4257  * is only necessary that true be returned for a small
4258  * subset of pmaps for proper page aging.
4259  */
4260 boolean_t
4261 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4262 {
4263         struct md_page *pvh;
4264         pv_entry_t pv;
4265         int loops = 0;
4266         boolean_t rv;
4267
4268         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4269             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4270         rv = FALSE;
4271         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4272         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4273                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4274                         rv = TRUE;
4275                         break;
4276                 }
4277                 loops++;
4278                 if (loops >= 16)
4279                         break;
4280         }
4281         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4282                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4283                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4284                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4285                                 rv = TRUE;
4286                                 break;
4287                         }
4288                         loops++;
4289                         if (loops >= 16)
4290                                 break;
4291                 }
4292         }
4293         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4294         return (rv);
4295 }
4296
4297 /*
4298  *      pmap_page_wired_mappings:
4299  *
4300  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4301  *      that are wired.
4302  */
4303 int
4304 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4305 {
4306         int count;
4307
4308         count = 0;
4309         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4310                 return (count);
4311         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4312         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4313         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4314             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4315                 count);
4316         }
4317         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4318         return (count);
4319 }
4320
4321 /*
4322  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4323  *
4324  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4325  */
4326 static int
4327 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4328 {
4329         pmap_t pmap;
4330         pt_entry_t *pte;
4331         pv_entry_t pv;
4332
4333         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4334         sched_pin();
4335         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4336                 pmap = PV_PMAP(pv);
4337                 PMAP_LOCK(pmap);
4338                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4339                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4340                         count++;
4341                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4342         }
4343         sched_unpin();
4344         return (count);
4345 }
4346
4347 /*
4348  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4349  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4350  */
4351 boolean_t
4352 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4353 {
4354         boolean_t rv;
4355
4356         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4357                 return (FALSE);
4358         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4359         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4360             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4361             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4362         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4363         return (rv);
4364 }
4365
4366 /*
4367  * Remove all pages from specified address space
4368  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4369  * is special cased for current process only, but
4370  * can have the more generic (and slightly slower)
4371  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4372  * in the case of running down an entire address space.
4373  */
4374 void
4375 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4376 {
4377         pt_entry_t *pte, tpte;
4378         vm_page_t free = NULL;
4379         vm_page_t m, mpte, mt;
4380         pv_entry_t pv;
4381         struct md_page *pvh;
4382         struct pv_chunk *pc, *npc;
4383         int field, idx;
4384         int32_t bit;
4385         uint32_t inuse, bitmask;
4386         int allfree;
4387
4388         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4389                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4390                 return;
4391         }
4392         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4393         PMAP_LOCK(pmap);
4394         sched_pin();
4395         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4396                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4397                     pc->pc_pmap));
4398                 allfree = 1;
4399                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4400                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4401                         while (inuse != 0) {
4402                                 bit = bsfl(inuse);
4403                                 bitmask = 1UL << bit;
4404                                 idx = field * 32 + bit;
4405                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4406                                 inuse &= ~bitmask;
4407
4408                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4409                                 tpte = *pte;
4410                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4411                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4412                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4413                                 }
4414
4415                                 if (tpte == 0) {
4416                                         printf(
4417                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4418                                             pte, pv->pv_va);
4419                                         panic("bad pte");
4420                                 }
4421
4422 /*
4423  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4424  */
4425                                 if (tpte & PG_W) {
4426                                         allfree = 0;
4427                                         continue;
4428                                 }
4429
4430                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4431                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4432                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4433                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4434                                     (uintmax_t)tpte));
4435
4436                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4437                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4438                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4439                                     (uintmax_t)tpte));
4440
4441                                 pte_clear(pte);
4442
4443                                 /*
4444                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4445                                  */
4446                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4447                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4448                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4449                                                         vm_page_dirty(mt);
4450                                         } else
4451                                                 vm_page_dirty(m);
4452                                 }
4453
4454                                 /* Mark free */
4455                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4456                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4457                                 pv_entry_count--;
4458                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4459                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4460                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4461                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4462                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4463                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4464                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4465                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4466                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4467                                         }
4468                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4469                                         if (mpte != NULL) {
4470                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4471                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4472                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4473                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4474                                                 mpte->wire_count = 0;
4475                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4476                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4477                                         }
4478                                 } else {
4479                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4480                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4481                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4482                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4483                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4484                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4485                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4486                                         }
4487                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4488                                 }
4489                         }
4490                 }
4491                 if (allfree) {
4492                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4493                         free_pv_chunk(pc);
4494                 }
4495         }
4496         sched_unpin();
4497         pmap_invalidate_all(pmap);
4498         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4499         PMAP_UNLOCK(pmap);
4500         pmap_free_zero_pages(free);
4501 }
4502
4503 /*
4504  *      pmap_is_modified:
4505  *
4506  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4507  *      in any physical maps.
4508  */
4509 boolean_t
4510 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4511 {
4512         boolean_t rv;
4513
4514         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4515             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4516
4517         /*
4518          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be
4519          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4520          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4521          */
4522         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4523         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4524             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4525                 return (FALSE);
4526         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4527         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4528             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4529             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4530         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4531         return (rv);
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4536  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4537  * mappings are supported.
4538  */
4539 static boolean_t
4540 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4541 {
4542         pv_entry_t pv;
4543         pt_entry_t *pte;
4544         pmap_t pmap;
4545         boolean_t rv;
4546
4547         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4548         rv = FALSE;
4549         sched_pin();
4550         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4551                 pmap = PV_PMAP(pv);
4552                 PMAP_LOCK(pmap);
4553                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4554                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4555                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4556                 if (rv)
4557                         break;
4558         }
4559         sched_unpin();
4560         return (rv);
4561 }
4562
4563 /*
4564  *      pmap_is_prefaultable:
4565  *
4566  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4567  *      for prefault.
4568  */
4569 boolean_t
4570 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4571 {
4572         pd_entry_t *pde;
4573         pt_entry_t *pte;
4574         boolean_t rv;
4575
4576         rv = FALSE;
4577         PMAP_LOCK(pmap);
4578         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4579         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4580                 pte = vtopte(addr);
4581                 rv = *pte == 0;
4582         }
4583         PMAP_UNLOCK(pmap);
4584         return (rv);
4585 }
4586
4587 /*
4588  *      pmap_is_referenced:
4589  *
4590  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4591  *      in any physical maps.
4592  */
4593 boolean_t
4594 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4595 {
4596         boolean_t rv;
4597
4598         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4599             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4600         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4601         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4602             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4603             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4604         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4605         return (rv);
4606 }
4607
4608 /*
4609  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4610  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4611  */
4612 static boolean_t
4613 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4614 {
4615         pv_entry_t pv;
4616         pt_entry_t *pte;
4617         pmap_t pmap;
4618         boolean_t rv;
4619
4620         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4621         rv = FALSE;
4622         sched_pin();
4623         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4624                 pmap = PV_PMAP(pv);
4625                 PMAP_LOCK(pmap);
4626                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4627                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4628                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4629                 if (rv)
4630                         break;
4631         }
4632         sched_unpin();
4633         return (rv);
4634 }
4635
4636 /*
4637  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4638  */
4639 void
4640 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4641 {
4642         struct md_page *pvh;
4643         pv_entry_t next_pv, pv;
4644         pmap_t pmap;
4645         pd_entry_t *pde;
4646         pt_entry_t oldpte, *pte;
4647         vm_offset_t va;
4648
4649         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4650             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4651
4652         /*
4653          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be set by
4654          * another thread while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4655          * is clear, no page table entries need updating.
4656          */
4657         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4658         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4659             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4660                 return;
4661         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4662         sched_pin();
4663         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4664                 goto small_mappings;
4665         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4666         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4667                 va = pv->pv_va;
4668                 pmap = PV_PMAP(pv);
4669                 PMAP_LOCK(pmap);
4670                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4671                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4672                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4673                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4674         }
4675 small_mappings:
4676         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4677                 pmap = PV_PMAP(pv);
4678                 PMAP_LOCK(pmap);
4679                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4680                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4681                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4682                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4683 retry:
4684                 oldpte = *pte;
4685                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4686                         /*
4687                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4688                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4689                          * significant 32 bits.
4690                          */
4691                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4692                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4693                                 goto retry;
4694                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4695                                 vm_page_dirty(m);
4696                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4697                 }
4698                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4699         }
4700         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4701         sched_unpin();
4702         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4703 }
4704
4705 /*
4706  *      pmap_ts_referenced:
4707  *
4708  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4709  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4710  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4711  *      reference bits set.
4712  *
4713  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4714  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4715  *      optimal aging of shared pages.
4716  */
4717 int
4718 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4719 {
4720         struct md_page *pvh;
4721         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4722         pmap_t pmap;
4723         pd_entry_t oldpde, *pde;
4724         pt_entry_t *pte;
4725         vm_offset_t va;
4726         int rtval = 0;
4727
4728         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4729             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4730         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4731         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4732         sched_pin();
4733         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4734                 goto small_mappings;
4735         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, pvn) {
4736                 va = pv->pv_va;
4737                 pmap = PV_PMAP(pv);
4738                 PMAP_LOCK(pmap);
4739                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4740                 oldpde = *pde;
4741                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4742                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4743                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4744                                         /*
4745                                          * Remove the mapping to a single page
4746                                          * so that a subsequent access may
4747                                          * repromote.  Since the underlying
4748                                          * page table page is fully populated,
4749                                          * this removal never frees a page
4750                                          * table page.
4751                                          */
4752                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4753                                             PG_PS_FRAME);
4754                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4755                                         rtval++;
4756                                         if (rtval > 4) {
4757                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4758                                                 goto out;
4759                                         }
4760                                 }
4761                         }
4762                 }
4763                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4764         }
4765 small_mappings:
4766         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4767                 pvf = pv;
4768                 do {
4769                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_next);
4770                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4771                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4772                         pmap = PV_PMAP(pv);
4773                         PMAP_LOCK(pmap);
4774                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4775                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4776                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4777                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4778                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4779                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4780                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4781                                 rtval++;
4782                                 if (rtval > 4)
4783                                         pvn = NULL;
4784                         }
4785                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4786                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4787         }
4788 out:
4789         sched_unpin();
4790         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4791         return (rtval);
4792 }
4793
4794 /*
4795  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4796  */
4797 void
4798 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4799 {
4800         struct md_page *pvh;
4801         pv_entry_t next_pv, pv;
4802         pmap_t pmap;
4803         pd_entry_t oldpde, *pde;
4804         pt_entry_t oldpte, *pte;
4805         vm_offset_t va;
4806
4807         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4808             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4809         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4810         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
4811             ("pmap_clear_modify: page %p is busy", m));
4812
4813         /*
4814          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4815          * If the object containing the page is locked and the page is not
4816          * VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4817          */
4818         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4819                 return;
4820         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4821         sched_pin();
4822         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4823                 goto small_mappings;
4824         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4825         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4826                 va = pv->pv_va;
4827                 pmap = PV_PMAP(pv);
4828                 PMAP_LOCK(pmap);
4829                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4830                 oldpde = *pde;
4831                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4832                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4833                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4834                                         /*
4835                                          * Write protect the mapping to a
4836                                          * single page so that a subsequent
4837                                          * write access may repromote.
4838                                          */
4839                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4840                                             PG_PS_FRAME);
4841                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4842                                         oldpte = *pte;
4843                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4844                                                 /*
4845                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4846                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4847                                                  * significant 32 bits.
4848                                                  */
4849                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4850                                                     oldpte,
4851                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4852                                                         oldpte = *pte;
4853                                                 vm_page_dirty(m);
4854                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4855                                         }
4856                                 }
4857                         }
4858                 }
4859                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4860         }
4861 small_mappings:
4862         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4863                 pmap = PV_PMAP(pv);
4864                 PMAP_LOCK(pmap);
4865                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4866                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4867                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4868                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4869                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4870                         /*
4871                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4872                          * in size, PG_M is among the least significant
4873                          * 32 bits. 
4874                          */
4875                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4876                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4877                 }
4878                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4879         }
4880         sched_unpin();
4881         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4882 }
4883
4884 /*
4885  *      pmap_clear_reference:
4886  *
4887  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4888  */
4889 void
4890 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4891 {
4892         struct md_page *pvh;
4893         pv_entry_t next_pv, pv;
4894         pmap_t pmap;
4895         pd_entry_t oldpde, *pde;
4896         pt_entry_t *pte;
4897         vm_offset_t va;
4898
4899         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4900             ("pmap_clear_reference: page %p is not managed", m));
4901         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4902         sched_pin();
4903         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4904                 goto small_mappings;
4905         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4906         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4907                 va = pv->pv_va;
4908                 pmap = PV_PMAP(pv);
4909                 PMAP_LOCK(pmap);
4910                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4911                 oldpde = *pde;
4912                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4913                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4914                                 /*
4915                                  * Remove the mapping to a single page so
4916                                  * that a subsequent access may repromote.
4917                                  * Since the underlying page table page is
4918                                  * fully populated, this removal never frees
4919                                  * a page table page.
4920                                  */
4921                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4922                                     PG_PS_FRAME);
4923                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4924                         }
4925                 }
4926                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4927         }
4928 small_mappings:
4929         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4930                 pmap = PV_PMAP(pv);
4931                 PMAP_LOCK(pmap);
4932                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4933                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4934                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4935                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4936                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4937                         /*
4938                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4939                          * in size, PG_A is among the least significant
4940                          * 32 bits. 
4941                          */
4942                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4943                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4944                 }
4945                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4946         }
4947         sched_unpin();
4948         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4949 }
4950
4951 /*
4952  * Miscellaneous support routines follow
4953  */
4954
4955 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4956 static __inline void
4957 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4958 {
4959         u_int opte, npte;
4960
4961         /*
4962          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4963          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4964          */
4965         do {
4966                 opte = *(u_int *)pte;
4967                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4968                 npte |= cache_bits;
4969         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4970 }
4971
4972 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4973 static __inline void
4974 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4975 {
4976         u_int opde, npde;
4977
4978         /*
4979          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4980          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4981          */
4982         do {
4983                 opde = *(u_int *)pde;
4984                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4985                 npde |= cache_bits;
4986         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4987 }
4988
4989 /*
4990  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4991  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4992  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4993  * NOT real memory.
4994  */
4995 void *
4996 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4997 {
4998         vm_offset_t va, offset;
4999         vm_size_t tmpsize;
5000
5001         offset = pa & PAGE_MASK;
5002         size = round_page(offset + size);
5003         pa = pa & PG_FRAME;
5004
5005         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5006                 va = KERNBASE + pa;
5007         else
5008                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
5009         if (!va)
5010                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5011
5012         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5013                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5014         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5015         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5016         return ((void *)(va + offset));
5017 }
5018
5019 void *
5020 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5021 {
5022
5023         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5024 }
5025
5026 void *
5027 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5028 {
5029
5030         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5031 }
5032
5033 void
5034 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5035 {
5036         vm_offset_t base, offset;
5037
5038         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5039                 return;
5040         base = trunc_page(va);
5041         offset = va & PAGE_MASK;
5042         size = round_page(offset + size);
5043         kmem_free(kernel_map, base, size);
5044 }
5045
5046 /*
5047  * Sets the memory attribute for the specified page.
5048  */
5049 void
5050 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5051 {
5052
5053         m->md.pat_mode = ma;
5054         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5055                 return;
5056
5057         /*
5058          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5059          * See pmap_invalidate_cache_range().
5060          *
5061          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5062          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5063          * flushes the cache.
5064          */    
5065         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5066                 return;
5067
5068         /*
5069          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5070          * support self snoop, map the page transient and do
5071          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5072          * pmap_invalidate_cache_range().
5073          */
5074         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5075                 pmap_flush_page(m);
5076 }
5077
5078 static void
5079 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5080 {
5081         struct sysmaps *sysmaps;
5082         vm_offset_t sva, eva;
5083
5084         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5085                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5086                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5087                 if (*sysmaps->CMAP2)
5088                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5089                 sched_pin();
5090                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5091                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5092                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5093                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5094                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5095
5096                 /*
5097                  * Use mfence despite the ordering implied by
5098                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5099                  * to be ordered by any other instruction.
5100                  */
5101                 mfence();
5102                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5103                         clflush(sva);
5104                 mfence();
5105                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5106                 sched_unpin();
5107                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5108         } else
5109                 pmap_invalidate_cache();
5110 }
5111
5112 /*
5113  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5114  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5115  * completely contained within either the kernel map.
5116  *
5117  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5118  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5119  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5120  * there was insufficient memory available to complete the change.
5121  */
5122 int
5123 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5124 {
5125         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5126         pd_entry_t *pde;
5127         pt_entry_t *pte;
5128         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5129         boolean_t changed;
5130
5131         base = trunc_page(va);
5132         offset = va & PAGE_MASK;
5133         size = round_page(offset + size);
5134
5135         /*
5136          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5137          */
5138         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5139                 return (EINVAL);
5140
5141         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5142         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5143         changed = FALSE;
5144
5145         /*
5146          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5147          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5148          */
5149         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5150         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5151                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5152                 if (*pde == 0) {
5153                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5154                         return (EINVAL);
5155                 }
5156                 if (*pde & PG_PS) {
5157                         /*
5158                          * If the current 2/4MB page already has
5159                          * the required memory type, then we need not
5160                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5161                          * the next 2/4MB page frame.
5162                          */
5163                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5164                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5165                                 continue;
5166                         }
5167
5168                         /*
5169                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5170                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5171                          * within the range, then we need not break
5172                          * down this page into 4KB pages.
5173                          */
5174                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5175                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5176                                 tmpva += NBPDR;
5177                                 continue;
5178                         }
5179                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5180                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5181                                 return (ENOMEM);
5182                         }
5183                 }
5184                 pte = vtopte(tmpva);
5185                 if (*pte == 0) {
5186                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5187                         return (EINVAL);
5188                 }
5189                 tmpva += PAGE_SIZE;
5190         }
5191         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5192
5193         /*
5194          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5195          * cache mode if required.
5196          */
5197         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5198                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5199                 if (*pde & PG_PS) {
5200                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5201                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5202                                 changed = TRUE;
5203                         }
5204                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5205                 } else {
5206                         pte = vtopte(tmpva);
5207                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5208                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5209                                 changed = TRUE;
5210                         }
5211                         tmpva += PAGE_SIZE;
5212                 }
5213         }
5214
5215         /*
5216          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5217          * shouldn't be, etc.
5218          */
5219         if (changed) {
5220                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5221                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5222         }
5223         return (0);
5224 }
5225
5226 /*
5227  * perform the pmap work for mincore
5228  */
5229 int
5230 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5231 {
5232         pd_entry_t *pdep;
5233         pt_entry_t *ptep, pte;
5234         vm_paddr_t pa;
5235         int val;
5236
5237         PMAP_LOCK(pmap);
5238 retry:
5239         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5240         if (*pdep != 0) {
5241                 if (*pdep & PG_PS) {
5242                         pte = *pdep;
5243                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5244                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5245                             PG_FRAME;
5246                         val = MINCORE_SUPER;
5247                 } else {
5248                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5249                         pte = *ptep;
5250                         pmap_pte_release(ptep);
5251                         pa = pte & PG_FRAME;
5252                         val = 0;
5253                 }
5254         } else {
5255                 pte = 0;
5256                 pa = 0;
5257                 val = 0;
5258         }
5259         if ((pte & PG_V) != 0) {
5260                 val |= MINCORE_INCORE;
5261                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5262                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5263                 if ((pte & PG_A) != 0)
5264                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5265         }
5266         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5267             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5268             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5269                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5270                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5271                         goto retry;
5272         } else
5273                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5274         PMAP_UNLOCK(pmap);
5275         return (val);
5276 }
5277
5278 void
5279 pmap_activate(struct thread *td)
5280 {
5281         pmap_t  pmap, oldpmap;
5282         u_int   cpuid;
5283         u_int32_t  cr3;
5284
5285         critical_enter();
5286         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5287         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5288         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5289 #if defined(SMP)
5290         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5291         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5292 #else
5293         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5294         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5295 #endif
5296 #ifdef PAE
5297         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5298 #else
5299         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5300 #endif
5301         /*
5302          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5303          */
5304         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5305         load_cr3(cr3);
5306         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5307         critical_exit();
5308 }
5309
5310 void
5311 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5312 {
5313 }
5314
5315 /*
5316  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5317  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5318  */
5319 void
5320 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5321     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5322 {
5323         vm_offset_t superpage_offset;
5324
5325         if (size < NBPDR)
5326                 return;
5327         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5328                 offset += ptoa(object->pg_color);
5329         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5330         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5331             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5332                 return;
5333         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5334                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5335         else
5336                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5337 }
5338
5339
5340 #if defined(PMAP_DEBUG)
5341 pmap_pid_dump(int pid)
5342 {
5343         pmap_t pmap;
5344         struct proc *p;
5345         int npte = 0;
5346         int index;
5347
5348         sx_slock(&allproc_lock);
5349         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5350                 if (p->p_pid != pid)
5351                         continue;
5352
5353                 if (p->p_vmspace) {
5354                         int i,j;
5355                         index = 0;
5356                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5357                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5358                                 pd_entry_t *pde;
5359                                 pt_entry_t *pte;
5360                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5361                                 
5362                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5363                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5364                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5365                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5366                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5367                                                         if (index) {
5368                                                                 index = 0;
5369                                                                 printf("\n");
5370                                                         }
5371                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5372                                                         return (npte);
5373                                                 }
5374                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5375                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5376                                                         pt_entry_t pa;
5377                                                         vm_page_t m;
5378                                                         pa = *pte;
5379                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5380                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5381                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5382                                                         npte++;
5383                                                         index++;
5384                                                         if (index >= 2) {
5385                                                                 index = 0;
5386                                                                 printf("\n");
5387                                                         } else {
5388                                                                 printf(" ");
5389                                                         }
5390                                                 }
5391                                         }
5392                                 }
5393                         }
5394                 }
5395         }
5396         sx_sunlock(&allproc_lock);
5397         return (npte);
5398 }
5399 #endif
5400
5401 #if defined(DEBUG)
5402
5403 static void     pads(pmap_t pm);
5404 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5405
5406 /* print address space of pmap*/
5407 static void
5408 pads(pmap_t pm)
5409 {
5410         int i, j;
5411         vm_paddr_t va;
5412         pt_entry_t *ptep;
5413
5414         if (pm == kernel_pmap)
5415                 return;
5416         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5417                 if (pm->pm_pdir[i])
5418                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5419                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5420                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5421                                         continue;
5422                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5423                                         continue;
5424                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5425                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5426                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5427                         };
5428
5429 }
5430
5431 void
5432 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5433 {
5434         pv_entry_t pv;
5435         pmap_t pmap;
5436         vm_page_t m;
5437
5438         printf("pa %x", pa);
5439         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5440         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5441                 pmap = PV_PMAP(pv);
5442                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5443                 pads(pmap);
5444         }
5445         printf(" ");
5446 }
5447 #endif