]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFV r337206: 9338 moved dnode has incorrect dn_next_type
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <machine/bootinfo.h>
152 #include <machine/cpu.h>
153 #include <machine/cputypes.h>
154 #include <machine/md_var.h>
155 #include <machine/pcb.h>
156 #include <machine/specialreg.h>
157 #ifdef SMP
158 #include <machine/smp.h>
159 #endif
160
161 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
162 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
163 #endif
164
165 #if !defined(DIAGNOSTIC)
166 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
167 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
168 #else
169 #define PMAP_INLINE     extern inline
170 #endif
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201
202 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
203 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
204 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
205 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
206
207 static int nkpt = NKPT;
208 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
209
210 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
216
217 static int pat_works = 1;
218 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
219     "Is page attribute table fully functional?");
220
221 static int pg_ps_enabled = 1;
222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
223     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
224
225 #define PAT_INDEX_SIZE  8
226 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
227
228 /*
229  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
230  */
231 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
232 static struct pmap_preinit_mapping {
233         vm_paddr_t      pa;
234         vm_offset_t     va;
235         vm_size_t       sz;
236         int             mode;
237 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
238 static int pmap_initialized;
239
240 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
241
242 /*
243  * Data for the pv entry allocation mechanism
244  */
245 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
246 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
247 static struct md_page *pv_table;
248 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
249
250 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
251 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
252 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
253
254 /*
255  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
256  */
257 pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t ptvmmap = 0;
260 caddr_t CADDR3;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 int pti;
287
288 /*
289  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
290  */
291 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
292 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
293
294 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
295 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
296 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
297 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
298 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
299                     u_int flags);
300 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
301 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 #endif
303 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
304 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
305                     vm_offset_t va);
306 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
307
308 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
309 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
310                     vm_prot_t prot);
311 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
312                     u_int flags, vm_page_t m);
313 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
314     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
315 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
316 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
317 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
318                     pd_entry_t pde);
319 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
320 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
321 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
322 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
323 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
324 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
325 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
326 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
327 #endif
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
339                     struct spglist *free);
340 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
341                                         vm_offset_t va);
342 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
343 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
344     vm_page_t m);
345 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
346     pd_entry_t newpde);
347 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
348
349 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
350
351 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
352 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
353 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
354 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
355 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
356 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
357 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
358     uint8_t *flags, int wait);
359 #endif
360 static void pmap_init_trm(void);
361
362 static __inline void pagezero(void *page);
363
364 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
365 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
366
367 void pmap_cold(void);
368 extern char _end[];
369 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
370 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
371 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
372 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
373 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
374 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
375 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
376 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
377 #endif
378 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
379 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
380 extern u_long tramp_idleptd;
381
382 static u_long
383 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
384 {
385         u_long res;
386
387         res = *physfree;
388         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
389         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
390         return (res);
391 }
392
393 static void
394 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
395 {
396         pt_entry_t *pt;
397
398         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
399             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
400                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
401 }
402
403 static void
404 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
405 {
406
407         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
408 }
409
410 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
411
412 /*
413  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
414  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
415  * does not require relocations.
416  */
417 void
418 pmap_cold(void)
419 {
420         pt_entry_t *pt;
421         u_long a;
422         u_int cr3, ncr4;
423
424         physfree = (u_long)&_end;
425         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
426                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
427         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
428                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
429         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
430         KERNend = physfree;
431
432         /* Allocate Kernel Page Tables */
433         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
434         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
435
436         /* Allocate Page Table Directory */
437 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
438         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
439         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
440 #endif
441         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
442
443         /*
444          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
445          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
446          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
447          * physical memory due to 1:1 mappings.
448          */
449         allocpages(1, &physfree);
450         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
451
452         /* vm86/bios stack */
453         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
454
455         /* pgtable + ext + IOPAGES */
456         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
457
458         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
459         for (a = 0; a < NKPT; a++)
460                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
461
462 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
463         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
464         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
465                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
466 #endif
467
468         /*
469          * Install recursive mapping for kernel page tables into
470          * itself.
471          */
472         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
473                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
474                     PG_RW;
475
476         /*
477          * Initialize page table pages mapping physical address zero
478          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
479          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
480          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
481          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
482          * kernel PDEs before we turn on paging.
483          *
484          * This and all other page table entries allow read and write
485          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
486          * access restrictions.
487          */
488         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
489         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
490         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
491
492         /* Map page table directory */
493 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
494         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
495 #endif
496         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
497
498         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
499         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
500
501         /* Map proc0kstack */
502         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
503         /* ISA hole already mapped */
504
505         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
506         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
507
508         /* Map page 0 into the vm86 page table */
509         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
510
511         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
512         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
513             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
514                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
515                     PG_M | PG_V;
516
517         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
518         ncr4 = 0;
519         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
520                 ncr4 |= CR4_PSE;
521                 pseflag = PG_PS;
522                 /*
523                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
524                  * page table pages are wasted.
525                  */
526                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
527                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
528                             PG_RW | PG_V;
529         }
530         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
531                 ncr4 |= CR4_PGE;
532                 pgeflag = PG_G;
533         }
534         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
535 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
536         ncr4 |= CR4_PAE;
537 #endif
538         if (ncr4 != 0)
539                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
540
541         /* Now enable paging */
542 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
543         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
544 #else
545         cr3 = (u_int)IdlePTD;
546 #endif
547         tramp_idleptd = cr3;
548         load_cr3(cr3);
549         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
550
551         /*
552          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
553          * linked to run.
554          */
555
556         /*
557          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
558          * to get some null pointer checks.
559          */
560         IdlePTD[0] = 0;
561         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
562 }
563
564 /*
565  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
566  *
567  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
568  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
569  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
570  */
571 void
572 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
573 {
574         vm_offset_t va;
575         pt_entry_t *pte, *unused;
576         struct pcpu *pc;
577         int i;
578
579         /*
580          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
581          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
582          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
583          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
584          * addresses to superpage mappings.
585          */
586         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
587
588         /*
589          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
590          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
591          * address space, because locore may not have mapped every physical
592          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
593          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
594          */
595         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
596
597         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
598
599         /*
600          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
601          */
602         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
603         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
604 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
605         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
606 #endif
607         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
608         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
609
610         /*
611          * Initialize the global pv list lock.
612          */
613         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
614
615         /*
616          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
617          * mapping of pages.
618          */
619 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
620         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
621
622         va = virtual_avail;
623         pte = vtopte(va);
624
625
626         /*
627          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
628          * during early boot.
629          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
630          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
631          */
632         pc = get_pcpu();
633         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
634         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
635         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
636         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
637
638         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
639
640         /*
641          * Crashdump maps.
642          */
643         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
644
645         /*
646          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
647          */
648         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
649
650         /*
651          * msgbufp is used to map the system message buffer.
652          */
653         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
654
655         /*
656          * KPTmap is used by pmap_kextract().
657          *
658          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
659          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
660          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
661          */
662         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
663
664         for (i = 0; i < NKPT; i++)
665                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
666
667         /*
668          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
669          * respectively.
670          */
671         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
672         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
673         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
674
675         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
676
677         virtual_avail = va;
678
679         /*
680          * Initialize the PAT MSR if present.
681          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
682          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
683          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
684          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
685          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
686          */
687         pmap_init_pat();
688 }
689
690 static void
691 pmap_init_reserved_pages(void)
692 {
693         struct pcpu *pc;
694         vm_offset_t pages;
695         int i;
696
697         CPU_FOREACH(i) {
698                 pc = pcpu_find(i);
699                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
700                     MTX_NEW);
701                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
702                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
703                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
704                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
705                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
706                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
707                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
708                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
709                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
710                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
711                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
712
713                 /*
714                  * Skip if the mappings have already been initialized,
715                  * i.e. this is the BSP.
716                  */
717                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
718                         continue;
719
720                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
721                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
722                 if (pages == 0)
723                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
724                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
725                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
726                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
727                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
728                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
729         }
730 }
731  
732 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
733
734 /*
735  * Setup the PAT MSR.
736  */
737 void
738 pmap_init_pat(void)
739 {
740         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
741         uint64_t pat_msr;
742         u_long cr0, cr4;
743         int i;
744
745         /* Set default PAT index table. */
746         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
747                 pat_table[i] = -1;
748         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
749         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
750         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
751         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
752         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
753         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
754
755         /*
756          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
757          * We assume that PAT support implies PGE.
758          */
759         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
760                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
761                         pat_index[i] = pat_table[i];
762                 pat_works = 0;
763                 return;
764         }
765
766         /*
767          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
768          * PAT entries.
769          *
770          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
771          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
772          * or Mode C Paging)
773          *
774          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
775          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
776          */
777         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
778             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
779                 pat_works = 0;
780
781         /* Initialize default PAT entries. */
782         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
783             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
784             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
785             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
786             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
787             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
788             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
789             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
790
791         if (pat_works) {
792                 /*
793                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
794                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
795                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
796                  */
797                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
798                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
799                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
800                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
801                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
802                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
803         } else {
804                 /*
805                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
806                  */
807                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
808                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
809                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
810         }
811
812         /* Disable PGE. */
813         cr4 = rcr4();
814         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
815
816         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
817         cr0 = rcr0();
818         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
819
820         /* Flushes caches and TLBs. */
821         wbinvd();
822         invltlb();
823
824         /* Update PAT and index table. */
825         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
826         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
827                 pat_index[i] = pat_table[i];
828
829         /* Flush caches and TLBs again. */
830         wbinvd();
831         invltlb();
832
833         /* Restore caches and PGE. */
834         load_cr0(cr0);
835         load_cr4(cr4);
836 }
837
838 /*
839  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
840  */
841 void
842 pmap_page_init(vm_page_t m)
843 {
844
845         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
846         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
847 }
848
849 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
850 static void *
851 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
852     int wait)
853 {
854
855         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
856         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
857         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
858             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
859 }
860 #endif
861
862 /*
863  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
864  * Requirements:
865  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
866  *    are ever set, PG_V in particular.
867  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
868  *    on PAE systems.  This should be ok.
869  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
870  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
871  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
872  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
873  */
874 static vm_offset_t
875 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
876 {
877         pt_entry_t *pte;
878         vm_offset_t va;
879
880         va = *head;
881         if (va == 0)
882                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
883         pte = vtopte(va);
884         *head = *pte;
885         if (*head & PG_V)
886                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
887         *pte = 0;
888         return (va);
889 }
890
891 static void
892 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
893 {
894         pt_entry_t *pte;
895
896         if (va & PG_V)
897                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
898         pte = vtopte(va);
899         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
900         *head = va;
901 }
902
903 static void
904 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
905 {
906         int i;
907         vm_offset_t va;
908
909         *head = 0;
910         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
911                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
912                 pmap_ptelist_free(head, va);
913         }
914 }
915
916
917 /*
918  *      Initialize the pmap module.
919  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
920  *      system needs to map virtual memory.
921  */
922 void
923 pmap_init(void)
924 {
925         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
926         vm_page_t mpte;
927         vm_size_t s;
928         int i, pv_npg;
929
930         /*
931          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
932          * page table pages.
933          */ 
934         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
935         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
936                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
937                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
938                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
939                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
940                 mpte->pindex = i + KPTDI;
941                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
942                 mpte->wire_count = 1;
943                 if (pseflag != 0 &&
944                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
945                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
946                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
947         }
948         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
949         vm_wire_add(NKPT);
950
951         /*
952          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
953          * high water mark so that the system can recover from excessive
954          * numbers of pv entries.
955          */
956         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
957         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
958         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
959         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
960         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
961
962         /*
963          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
964          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
965          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
966          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
967          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
968          * include at least one feature that is only supported by older Intel
969          * or newer AMD processors.
970          */
971         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
972             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
973             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
974             AMDID2_FMA4)) == 0)
975                 workaround_erratum383 = 1;
976
977         /*
978          * Are large page mappings supported and enabled?
979          */
980         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
981         if (pseflag == 0)
982                 pg_ps_enabled = 0;
983         else if (pg_ps_enabled) {
984                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
985                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
986                 pagesizes[1] = NBPDR;
987         }
988
989         /*
990          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
991          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
992          */
993         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
994             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
995
996         /*
997          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
998          */
999         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1000         s = round_page(s);
1001         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1002             M_WAITOK | M_ZERO);
1003         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1004                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1005
1006         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1007         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1008         if (pv_chunkbase == NULL)
1009                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1010         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1011 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1012         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1013             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1014             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1015         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1016 #endif
1017
1018         pmap_initialized = 1;
1019         pmap_init_trm();
1020
1021         if (!bootverbose)
1022                 return;
1023         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1024                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1025                 if (ppim->va == 0)
1026                         continue;
1027                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1028                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1029         }
1030
1031 }
1032
1033
1034 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1035         "Max number of PV entries");
1036 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1037         "Page share factor per proc");
1038
1039 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1040     "2/4MB page mapping counters");
1041
1042 static u_long pmap_pde_demotions;
1043 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1044     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1045
1046 static u_long pmap_pde_mappings;
1047 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1048     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1049
1050 static u_long pmap_pde_p_failures;
1051 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1052     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1053
1054 static u_long pmap_pde_promotions;
1055 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1056     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1057
1058 /***************************************************
1059  * Low level helper routines.....
1060  ***************************************************/
1061
1062 boolean_t
1063 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1064 {
1065
1066         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1067             pat_index[(int)mode] >= 0);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1072  * caching mode.
1073  */
1074 int
1075 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1076 {
1077         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1078
1079         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1080                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1081
1082         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1083         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1084
1085         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1086         pat_idx = pat_index[mode];
1087
1088         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1089         cache_bits = 0;
1090         if (pat_idx & 0x4)
1091                 cache_bits |= pat_flag;
1092         if (pat_idx & 0x2)
1093                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1094         if (pat_idx & 0x1)
1095                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1096         return (cache_bits);
1097 }
1098
1099 bool
1100 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1101 {
1102
1103         return (pg_ps_enabled);
1104 }
1105
1106 /*
1107  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1108  */
1109 static void
1110 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1111 {
1112         pd_entry_t *pde;
1113
1114         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1115         pde_store(pde, newpde);
1116 }
1117
1118 /*
1119  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1120  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1121  * calling processor's TLB is affected.
1122  *
1123  * The calling thread must be pinned to a processor.
1124  */
1125 static void
1126 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1127 {
1128
1129         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1130                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1131                 invlpg(va);
1132         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1133                 /*
1134                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1135                  * because there are too many to flush individually.
1136                  */
1137                 invltlb();
1138 }
1139
1140 void
1141 invltlb_glob(void)
1142 {
1143
1144         invltlb();
1145 }
1146
1147
1148 #ifdef SMP
1149 /*
1150  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1151  *
1152  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1153  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1154  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1155  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1156  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1157  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1158  * one of the following functions but before a store updating the page
1159  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1160  * processor before its pm_active field is checked but due to
1161  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1162  * pmap as inactive on the other processor.
1163  * 
1164  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1165  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1166  * processor.
1167  */
1168 void
1169 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1170 {
1171         cpuset_t *mask, other_cpus;
1172         u_int cpuid;
1173
1174         sched_pin();
1175         if (pmap == kernel_pmap) {
1176                 invlpg(va);
1177                 mask = &all_cpus;
1178         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1179                 mask = &all_cpus;
1180         } else {
1181                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1182                 other_cpus = all_cpus;
1183                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1184                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1185                 mask = &other_cpus;
1186         }
1187         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1188         sched_unpin();
1189 }
1190
1191 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1192 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1193
1194 void
1195 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1196 {
1197         cpuset_t *mask, other_cpus;
1198         vm_offset_t addr;
1199         u_int cpuid;
1200
1201         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1202                 pmap_invalidate_all(pmap);
1203                 return;
1204         }
1205
1206         sched_pin();
1207         if (pmap == kernel_pmap) {
1208                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1209                         invlpg(addr);
1210                 mask = &all_cpus;
1211         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1212                 mask = &all_cpus;
1213         } else {
1214                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1215                 other_cpus = all_cpus;
1216                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1217                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1218                 mask = &other_cpus;
1219         }
1220         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1221         sched_unpin();
1222 }
1223
1224 void
1225 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1226 {
1227         cpuset_t *mask, other_cpus;
1228         u_int cpuid;
1229
1230         sched_pin();
1231         if (pmap == kernel_pmap) {
1232                 invltlb();
1233                 mask = &all_cpus;
1234         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1235                 mask = &all_cpus;
1236         } else {
1237                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1238                 other_cpus = all_cpus;
1239                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1240                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1241                 mask = &other_cpus;
1242         }
1243         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1244         sched_unpin();
1245 }
1246
1247 void
1248 pmap_invalidate_cache(void)
1249 {
1250
1251         sched_pin();
1252         wbinvd();
1253         smp_cache_flush();
1254         sched_unpin();
1255 }
1256
1257 struct pde_action {
1258         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1259         vm_offset_t va;
1260         pd_entry_t *pde;
1261         pd_entry_t newpde;
1262         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1263 };
1264
1265 static void
1266 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1267 {
1268         struct pde_action *act = arg;
1269         pd_entry_t *pde;
1270
1271         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1272                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1273                 pde_store(pde, act->newpde);
1274         }
1275 }
1276
1277 static void
1278 pmap_update_pde_user(void *arg)
1279 {
1280         struct pde_action *act = arg;
1281
1282         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1283                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1284 }
1285
1286 static void
1287 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1288 {
1289         struct pde_action *act = arg;
1290
1291         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1292                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1297  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1298  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1299  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1300  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1301  * hardware error.
1302  */
1303 static void
1304 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1305 {
1306         struct pde_action act;
1307         cpuset_t active, other_cpus;
1308         u_int cpuid;
1309
1310         sched_pin();
1311         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1312         other_cpus = all_cpus;
1313         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1314         if (pmap == kernel_pmap)
1315                 active = all_cpus;
1316         else
1317                 active = pmap->pm_active;
1318         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1319                 act.store = cpuid;
1320                 act.invalidate = active;
1321                 act.va = va;
1322                 act.pde = pde;
1323                 act.newpde = newpde;
1324                 CPU_SET(cpuid, &active);
1325                 smp_rendezvous_cpus(active,
1326                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1327                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1328                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1329         } else {
1330                 if (pmap == kernel_pmap)
1331                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1332                 else
1333                         pde_store(pde, newpde);
1334                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1335                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1336         }
1337         sched_unpin();
1338 }
1339 #else /* !SMP */
1340 /*
1341  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1342  * We inline these within pmap.c for speed.
1343  */
1344 PMAP_INLINE void
1345 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1346 {
1347
1348         if (pmap == kernel_pmap)
1349                 invlpg(va);
1350 }
1351
1352 PMAP_INLINE void
1353 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1354 {
1355         vm_offset_t addr;
1356
1357         if (pmap == kernel_pmap)
1358                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1359                         invlpg(addr);
1360 }
1361
1362 PMAP_INLINE void
1363 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1364 {
1365
1366         if (pmap == kernel_pmap)
1367                 invltlb();
1368 }
1369
1370 PMAP_INLINE void
1371 pmap_invalidate_cache(void)
1372 {
1373
1374         wbinvd();
1375 }
1376
1377 static void
1378 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1379 {
1380
1381         if (pmap == kernel_pmap)
1382                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1383         else
1384                 pde_store(pde, newpde);
1385         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1386                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1387 }
1388 #endif /* !SMP */
1389
1390 static void
1391 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1392 {
1393
1394         /*
1395          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1396          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1397          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1398          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1399          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1400          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1401          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1402          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1403          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1404          */
1405         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1406                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1407         else
1408                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1409 }
1410
1411 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1412
1413 void
1414 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1415 {
1416
1417         if (force) {
1418                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1419         } else {
1420                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1421                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1422                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1423                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1424         }
1425
1426         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1427                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1428         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1429             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1430 #ifdef DEV_APIC
1431                 /*
1432                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1433                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1434                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1435                  * don't need to flush for that range anyway.
1436                  */
1437                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1438                         return;
1439 #endif
1440                 /*
1441                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1442                  * instruction to insure that previous stores are
1443                  * included in the write-back.  The processor
1444                  * propagates flush to other processors in the cache
1445                  * coherence domain.
1446                  */
1447                 sfence();
1448                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1449                         clflushopt(sva);
1450                 sfence();
1451         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1452             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1453 #ifdef DEV_APIC
1454                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1455                         return;
1456 #endif
1457                 /*
1458                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1459                  */
1460                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1461                         mfence();
1462                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1463                         clflush(sva);
1464                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1465                         mfence();
1466         } else {
1467
1468                 /*
1469                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1470                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1471                  * Globally invalidate cache.
1472                  */
1473                 pmap_invalidate_cache();
1474         }
1475 }
1476
1477 void
1478 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1479 {
1480         int i;
1481
1482         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1483             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1484                 pmap_invalidate_cache();
1485         } else {
1486                 for (i = 0; i < count; i++)
1487                         pmap_flush_page(pages[i]);
1488         }
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Are we current address space or kernel?
1493  */
1494 static __inline int
1495 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1496 {
1497
1498         return (pmap == kernel_pmap);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1503  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1504  */
1505 pt_entry_t *
1506 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1507 {
1508         pd_entry_t newpf;
1509         pd_entry_t *pde;
1510
1511         pde = pmap_pde(pmap, va);
1512         if (*pde & PG_PS)
1513                 return (pde);
1514         if (*pde != 0) {
1515                 /* are we current address space or kernel? */
1516                 if (pmap_is_current(pmap))
1517                         return (vtopte(va));
1518                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1519                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1520                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1521                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1522                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1523                 }
1524                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1525         }
1526         return (NULL);
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1531  * being NULL.
1532  */
1533 static __inline void
1534 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1535 {
1536
1537         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1538                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1539 }
1540
1541 /*
1542  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1543  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1544  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1545  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1546  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1547  */
1548 static __inline void
1549 invlcaddr(void *caddr)
1550 {
1551
1552         invlpg((u_int)caddr);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1557  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1558  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1559  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1560  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1561  *
1562  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1563  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1564  */
1565 static pt_entry_t *
1566 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1567 {
1568         pd_entry_t newpf;
1569         pd_entry_t *pde;
1570
1571         pde = pmap_pde(pmap, va);
1572         if (*pde & PG_PS)
1573                 return (pde);
1574         if (*pde != 0) {
1575                 /* are we current address space or kernel? */
1576                 if (pmap_is_current(pmap))
1577                         return (vtopte(va));
1578                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1579                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1580                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1581                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1582                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1583 #ifdef SMP
1584                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1585 #endif
1586                         invlcaddr(PADDR1);
1587                         PMAP1changed++;
1588                 } else
1589 #ifdef SMP
1590                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1591                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1592                         invlcaddr(PADDR1);
1593                         PMAP1changedcpu++;
1594                 } else
1595 #endif
1596                         PMAP1unchanged++;
1597                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1598         }
1599         return (0);
1600 }
1601
1602 static pt_entry_t *
1603 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1604 {
1605         pd_entry_t newpf;
1606         pd_entry_t *pde;
1607
1608         pde = pmap_pde(pmap, va);
1609         if (*pde & PG_PS)
1610                 return (pde);
1611         if (*pde != 0) {
1612                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1613                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1614                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1615                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1616                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1617 #ifdef SMP
1618                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1619 #endif
1620                         invlcaddr(PADDR3);
1621                         PMAP1changed++;
1622                 } else
1623 #ifdef SMP
1624                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1625                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1626                         invlcaddr(PADDR3);
1627                         PMAP1changedcpu++;
1628                 } else
1629 #endif
1630                         PMAP1unchanged++;
1631                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1632         }
1633         return (0);
1634 }
1635
1636 static pt_entry_t
1637 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1638 {
1639         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1640
1641         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1642         pde &= PG_FRAME;
1643         critical_enter();
1644         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1645         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1646                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1647                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1648         }
1649         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1650             (NPTEPG - 1));
1651         pte = *ptep;
1652         critical_exit();
1653         return (pte);
1654 }
1655
1656 /*
1657  *      Routine:        pmap_extract
1658  *      Function:
1659  *              Extract the physical page address associated
1660  *              with the given map/virtual_address pair.
1661  */
1662 vm_paddr_t 
1663 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1664 {
1665         vm_paddr_t rtval;
1666         pt_entry_t pte;
1667         pd_entry_t pde;
1668
1669         rtval = 0;
1670         PMAP_LOCK(pmap);
1671         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1672         if (pde != 0) {
1673                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1674                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1675                 else {
1676                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1677                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1678                 }
1679         }
1680         PMAP_UNLOCK(pmap);
1681         return (rtval);
1682 }
1683
1684 /*
1685  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1686  *      Function:
1687  *              Atomically extract and hold the physical page
1688  *              with the given pmap and virtual address pair
1689  *              if that mapping permits the given protection.
1690  */
1691 vm_page_t
1692 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1693 {
1694         pd_entry_t pde;
1695         pt_entry_t pte;
1696         vm_page_t m;
1697         vm_paddr_t pa;
1698
1699         pa = 0;
1700         m = NULL;
1701         PMAP_LOCK(pmap);
1702 retry:
1703         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1704         if (pde != 0) {
1705                 if (pde & PG_PS) {
1706                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1707                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1708                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1709                                         goto retry;
1710                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1711                         }
1712                 } else {
1713                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1714                         if (pte != 0 &&
1715                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1716                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1717                                     &pa))
1718                                         goto retry;
1719                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1720                         }
1721                 }
1722                 if (m != NULL)
1723                         vm_page_hold(m);
1724         }
1725         PA_UNLOCK_COND(pa);
1726         PMAP_UNLOCK(pmap);
1727         return (m);
1728 }
1729
1730 /***************************************************
1731  * Low level mapping routines.....
1732  ***************************************************/
1733
1734 /*
1735  * Add a wired page to the kva.
1736  * Note: not SMP coherent.
1737  *
1738  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1739  */
1740 PMAP_INLINE void 
1741 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1742 {
1743         pt_entry_t *pte;
1744
1745         pte = vtopte(va);
1746         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1747 }
1748
1749 static __inline void
1750 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1751 {
1752         pt_entry_t *pte;
1753
1754         pte = vtopte(va);
1755         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1756             mode, 0));
1757 }
1758
1759 /*
1760  * Remove a page from the kernel pagetables.
1761  * Note: not SMP coherent.
1762  *
1763  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1764  */
1765 PMAP_INLINE void
1766 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1767 {
1768         pt_entry_t *pte;
1769
1770         pte = vtopte(va);
1771         pte_clear(pte);
1772 }
1773
1774 /*
1775  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1776  *      virtual address space.
1777  *
1778  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1779  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1780  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1781  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1782  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1783  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1784  *      region.
1785  */
1786 vm_offset_t
1787 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1788 {
1789         vm_offset_t va, sva;
1790         vm_paddr_t superpage_offset;
1791         pd_entry_t newpde;
1792
1793         va = *virt;
1794         /*
1795          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1796          * least one superpage mapping to be created?
1797          */ 
1798         superpage_offset = start & PDRMASK;
1799         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1800                 /*
1801                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1802                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1803                  */
1804                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1805                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1806                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1807                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1808         }
1809         sva = va;
1810         while (start < end) {
1811                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1812                     pseflag != 0) {
1813                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1814                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1815                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1816                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1817                         va += NBPDR;
1818                         start += NBPDR;
1819                 } else {
1820                         pmap_kenter(va, start);
1821                         va += PAGE_SIZE;
1822                         start += PAGE_SIZE;
1823                 }
1824         }
1825         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1826         *virt = va;
1827         return (sva);
1828 }
1829
1830
1831 /*
1832  * Add a list of wired pages to the kva
1833  * this routine is only used for temporary
1834  * kernel mappings that do not need to have
1835  * page modification or references recorded.
1836  * Note that old mappings are simply written
1837  * over.  The page *must* be wired.
1838  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1839  */
1840 void
1841 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1842 {
1843         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1844         vm_page_t m;
1845
1846         oldpte = 0;
1847         pte = vtopte(sva);
1848         endpte = pte + count;
1849         while (pte < endpte) {
1850                 m = *ma++;
1851                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1852                     m->md.pat_mode, 0);
1853                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1854                         oldpte |= *pte;
1855 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1856                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1857 #else
1858                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1859 #endif
1860                 }
1861                 pte++;
1862         }
1863         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1864                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1865                     PAGE_SIZE);
1866 }
1867
1868 /*
1869  * This routine tears out page mappings from the
1870  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1871  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1872  */
1873 void
1874 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1875 {
1876         vm_offset_t va;
1877
1878         va = sva;
1879         while (count-- > 0) {
1880                 pmap_kremove(va);
1881                 va += PAGE_SIZE;
1882         }
1883         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1884 }
1885
1886 /***************************************************
1887  * Page table page management routines.....
1888  ***************************************************/
1889 /*
1890  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1891  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1892  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1893  */
1894 static __inline void
1895 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1896     boolean_t set_PG_ZERO)
1897 {
1898
1899         if (set_PG_ZERO)
1900                 m->flags |= PG_ZERO;
1901         else
1902                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1903         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1904 }
1905
1906 /*
1907  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1908  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1909  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1910  * ordered by this virtual address range.
1911  */
1912 static __inline int
1913 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1914 {
1915
1916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1917         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1918 }
1919
1920 /*
1921  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1922  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1923  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1924  * specified virtual address.
1925  */
1926 static __inline vm_page_t
1927 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1928 {
1929
1930         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1931         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1932 }
1933
1934 /*
1935  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1936  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1937  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1938  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1939  */
1940 static inline boolean_t
1941 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1942 {
1943
1944         --m->wire_count;
1945         if (m->wire_count == 0) {
1946                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1947                 return (TRUE);
1948         } else
1949                 return (FALSE);
1950 }
1951
1952 static void
1953 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1954 {
1955
1956         /*
1957          * unmap the page table page
1958          */
1959         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1960         --pmap->pm_stats.resident_count;
1961
1962         /*
1963          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1964          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1965          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1966          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1967          * shootdown is done.
1968          */
1969         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1970         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1971 }
1972
1973 /*
1974  * After removing a page table entry, this routine is used to
1975  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1976  */
1977 static int
1978 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1979 {
1980         pd_entry_t ptepde;
1981         vm_page_t mpte;
1982
1983         if (pmap == kernel_pmap)
1984                 return (0);
1985         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1986         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1987         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1988 }
1989
1990 /*
1991  * Initialize the pmap for the swapper process.
1992  */
1993 void
1994 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1995 {
1996
1997         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1998         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1999 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2000         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2001 #endif
2002         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2003         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2004         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2005         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2006         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2007 }
2008
2009 /*
2010  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2011  * such as one in a vmspace structure.
2012  */
2013 int
2014 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2015 {
2016         vm_page_t m;
2017         int i;
2018
2019         /*
2020          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2021          * page directory table.
2022          */
2023         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2024                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2025                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2026                         return (0);
2027 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2028                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2029                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2030                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2031                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2032                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2033                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2034 #endif
2035                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2036         }
2037         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2038             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2039
2040         /*
2041          * allocate the page directory page(s)
2042          */
2043         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2044                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2045                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2046                 if (m == NULL) {
2047                         vm_wait(NULL);
2048                 } else {
2049                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2050 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2051                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2052 #endif
2053                         i++;
2054                 }
2055         }
2056
2057         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2058
2059         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2060                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2061                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2062
2063         /* Install the trampoline mapping. */
2064         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2065
2066         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2067         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2068         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2069
2070         return (1);
2071 }
2072
2073 /*
2074  * this routine is called if the page table page is not
2075  * mapped correctly.
2076  */
2077 static vm_page_t
2078 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2079 {
2080         vm_paddr_t ptepa;
2081         vm_page_t m;
2082
2083         /*
2084          * Allocate a page table page.
2085          */
2086         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2087             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2088                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2089                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2090                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2091                         vm_wait(NULL);
2092                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2093                         PMAP_LOCK(pmap);
2094                 }
2095
2096                 /*
2097                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2098                  * page may have been allocated.
2099                  */
2100                 return (NULL);
2101         }
2102         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2103                 pmap_zero_page(m);
2104
2105         /*
2106          * Map the pagetable page into the process address space, if
2107          * it isn't already there.
2108          */
2109
2110         pmap->pm_stats.resident_count++;
2111
2112         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2113         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2114                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2115
2116         return (m);
2117 }
2118
2119 static vm_page_t
2120 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2121 {
2122         u_int ptepindex;
2123         pd_entry_t ptepa;
2124         vm_page_t m;
2125
2126         /*
2127          * Calculate pagetable page index
2128          */
2129         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2130 retry:
2131         /*
2132          * Get the page directory entry
2133          */
2134         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2135
2136         /*
2137          * This supports switching from a 4MB page to a
2138          * normal 4K page.
2139          */
2140         if (ptepa & PG_PS) {
2141                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2142                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2143         }
2144
2145         /*
2146          * If the page table page is mapped, we just increment the
2147          * hold count, and activate it.
2148          */
2149         if (ptepa) {
2150                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2151                 m->wire_count++;
2152         } else {
2153                 /*
2154                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2155                  * been deallocated. 
2156                  */
2157                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2158                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2159                         goto retry;
2160         }
2161         return (m);
2162 }
2163
2164
2165 /***************************************************
2166 * Pmap allocation/deallocation routines.
2167  ***************************************************/
2168
2169 /*
2170  * Release any resources held by the given physical map.
2171  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2172  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2173  */
2174 void
2175 pmap_release(pmap_t pmap)
2176 {
2177         vm_page_t m;
2178         int i;
2179
2180         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2181             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2182             pmap->pm_stats.resident_count));
2183         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2184             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2185         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2186             ("releasing active pmap %p", pmap));
2187
2188         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2189
2190         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2191                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2192 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2193                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2194                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2195 #endif
2196                 vm_page_unwire_noq(m);
2197                 vm_page_free(m);
2198         }
2199 }
2200
2201 static int
2202 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2203 {
2204         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2205
2206         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2207 }
2208 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2209     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2210
2211 static int
2212 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2213 {
2214         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2215
2216         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2217 }
2218 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2219     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2220
2221 /*
2222  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2223  */
2224 void
2225 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2226 {
2227         vm_paddr_t ptppaddr;
2228         vm_page_t nkpg;
2229         pd_entry_t newpdir;
2230
2231         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2232         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2233         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2234                 addr = kernel_map->max_offset;
2235         while (kernel_vm_end < addr) {
2236                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2237                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2238                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2239                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2240                                 break;
2241                         }
2242                         continue;
2243                 }
2244
2245                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2246                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2247                     VM_ALLOC_ZERO);
2248                 if (nkpg == NULL)
2249                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2250
2251                 nkpt++;
2252
2253                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2254                         pmap_zero_page(nkpg);
2255                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2256                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2257                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2258
2259                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2260                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2261                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2262                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2263                         break;
2264                 }
2265         }
2266 }
2267
2268
2269 /***************************************************
2270  * page management routines.
2271  ***************************************************/
2272
2273 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2274 CTASSERT(_NPCM == 11);
2275 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2276
2277 static __inline struct pv_chunk *
2278 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2279 {
2280
2281         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2282 }
2283
2284 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2285
2286 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2287 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2288
2289 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2290         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2291         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2292         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2293         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2294 };
2295
2296 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2297         "Current number of pv entries");
2298
2299 #ifdef PV_STATS
2300 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2301
2302 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2303         "Current number of pv entry chunks");
2304 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2305         "Current number of pv entry chunks allocated");
2306 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2307         "Current number of pv entry chunks frees");
2308 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2309         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2310
2311 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2312 static int pv_entry_spare;
2313
2314 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2315         "Current number of pv entry frees");
2316 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2317         "Current number of pv entry allocs");
2318 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2319         "Current number of spare pv entries");
2320 #endif
2321
2322 /*
2323  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2324  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2325  * another pv entry chunk.
2326  */
2327 static vm_page_t
2328 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2329 {
2330         struct pch newtail;
2331         struct pv_chunk *pc;
2332         struct md_page *pvh;
2333         pd_entry_t *pde;
2334         pmap_t pmap;
2335         pt_entry_t *pte, tpte;
2336         pv_entry_t pv;
2337         vm_offset_t va;
2338         vm_page_t m, m_pc;
2339         struct spglist free;
2340         uint32_t inuse;
2341         int bit, field, freed;
2342
2343         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2344         pmap = NULL;
2345         m_pc = NULL;
2346         SLIST_INIT(&free);
2347         TAILQ_INIT(&newtail);
2348         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2349             SLIST_EMPTY(&free))) {
2350                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2351                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2352                         if (pmap != NULL) {
2353                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2354                                 if (pmap != locked_pmap)
2355                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2356                         }
2357                         pmap = pc->pc_pmap;
2358                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2359                         if (pmap > locked_pmap)
2360                                 PMAP_LOCK(pmap);
2361                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2362                                 pmap = NULL;
2363                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2364                                 continue;
2365                         }
2366                 }
2367
2368                 /*
2369                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2370                  */
2371                 freed = 0;
2372                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2373                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2374                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2375                                 bit = bsfl(inuse);
2376                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2377                                 va = pv->pv_va;
2378                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2379                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2380                                         continue;
2381                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2382                                 tpte = *pte;
2383                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2384                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2385                                 pmap_pte_release(pte);
2386                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2387                                         continue;
2388                                 KASSERT(tpte != 0,
2389                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2390                                     pmap, va));
2391                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2392                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2393                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2394                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2395                                         vm_page_dirty(m);
2396                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2397                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2398                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2399                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2400                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2401                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2402                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2403                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2404                                                     PGA_WRITEABLE);
2405                                         }
2406                                 }
2407                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2408                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2409                                 freed++;
2410                         }
2411                 }
2412                 if (freed == 0) {
2413                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2414                         continue;
2415                 }
2416                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2417                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2418                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2419                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2420                 pv_entry_count -= freed;
2421                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2422                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2423                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2424                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2425                                     pc_list);
2426                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2427
2428                                 /*
2429                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2430                                  * sufficient.
2431                                  */
2432                                 if (pmap == locked_pmap)
2433                                         goto out;
2434                                 break;
2435                         }
2436                 if (field == _NPCM) {
2437                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2438                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2439                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2440                         /* Entire chunk is free; return it. */
2441                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2442                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2443                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2444                         break;
2445                 }
2446         }
2447 out:
2448         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2449         if (pmap != NULL) {
2450                 pmap_invalidate_all(pmap);
2451                 if (pmap != locked_pmap)
2452                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2453         }
2454         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2455                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2456                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2457                 /* Recycle a freed page table page. */
2458                 m_pc->wire_count = 1;
2459         }
2460         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2461         return (m_pc);
2462 }
2463
2464 /*
2465  * free the pv_entry back to the free list
2466  */
2467 static void
2468 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2469 {
2470         struct pv_chunk *pc;
2471         int idx, field, bit;
2472
2473         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2474         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2475         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2476         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2477         pv_entry_count--;
2478         pc = pv_to_chunk(pv);
2479         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2480         field = idx / 32;
2481         bit = idx % 32;
2482         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2483         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2484                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2485                         /*
2486                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2487                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2488                          */
2489                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2490                             pc)) {
2491                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2492                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2493                                     pc_list);
2494                         }
2495                         return;
2496                 }
2497         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2498         free_pv_chunk(pc);
2499 }
2500
2501 static void
2502 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2503 {
2504         vm_page_t m;
2505
2506         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2507         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2508         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2509         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2510         /* entire chunk is free, return it */
2511         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2512         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2513         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2514         vm_page_free(m);
2515         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2516 }
2517
2518 /*
2519  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2520  * when needed.
2521  */
2522 static pv_entry_t
2523 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2524 {
2525         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2526         static struct timeval lastprint;
2527         int bit, field;
2528         pv_entry_t pv;
2529         struct pv_chunk *pc;
2530         vm_page_t m;
2531
2532         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2533         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2534         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2535         pv_entry_count++;
2536         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2537                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2538                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2539                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2540                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2541 retry:
2542         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2543         if (pc != NULL) {
2544                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2545                         if (pc->pc_map[field]) {
2546                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2547                                 break;
2548                         }
2549                 }
2550                 if (field < _NPCM) {
2551                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2552                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2553                         /* If this was the last item, move it to tail */
2554                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2555                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2556                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2557                                         return (pv);    /* not full, return */
2558                                 }
2559                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2560                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2561                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2562                         return (pv);
2563                 }
2564         }
2565         /*
2566          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2567          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2568          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2569          */
2570         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2571             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2572                 if (try) {
2573                         pv_entry_count--;
2574                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2575                         return (NULL);
2576                 }
2577                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2578                 if (m == NULL)
2579                         goto retry;
2580         }
2581         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2582         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2583         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2584         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2585         pc->pc_pmap = pmap;
2586         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2587         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2588                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2589         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2590         pv = &pc->pc_pventry[0];
2591         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2592         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2593         return (pv);
2594 }
2595
2596 static __inline pv_entry_t
2597 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2598 {
2599         pv_entry_t pv;
2600
2601         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2602         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2603                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2604                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2605                         break;
2606                 }
2607         }
2608         return (pv);
2609 }
2610
2611 static void
2612 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2613 {
2614         struct md_page *pvh;
2615         pv_entry_t pv;
2616         vm_offset_t va_last;
2617         vm_page_t m;
2618
2619         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2620         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2621             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2622
2623         /*
2624          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2625          * page's pv list.
2626          */
2627         pvh = pa_to_pvh(pa);
2628         va = trunc_4mpage(va);
2629         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2630         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2631         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2632         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2633         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2634         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2635         do {
2636                 m++;
2637                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2638                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2639                 va += PAGE_SIZE;
2640                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2641         } while (va < va_last);
2642 }
2643
2644 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2645 static void
2646 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2647 {
2648         struct md_page *pvh;
2649         pv_entry_t pv;
2650         vm_offset_t va_last;
2651         vm_page_t m;
2652
2653         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2654         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2655             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2656
2657         /*
2658          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2659          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2660          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2661          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2662          * removes one of the mappings that is being promoted.
2663          */
2664         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2665         va = trunc_4mpage(va);
2666         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2667         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2668         pvh = pa_to_pvh(pa);
2669         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2670         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2671         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2672         do {
2673                 m++;
2674                 va += PAGE_SIZE;
2675                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2676         } while (va < va_last);
2677 }
2678 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2679
2680 static void
2681 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2682 {
2683         pv_entry_t pv;
2684
2685         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2686         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2687         free_pv_entry(pmap, pv);
2688 }
2689
2690 static void
2691 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2692 {
2693         struct md_page *pvh;
2694
2695         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2696         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2697         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2698                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2699                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2700                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2701         }
2702 }
2703
2704 /*
2705  * Create a pv entry for page at pa for
2706  * (pmap, va).
2707  */
2708 static void
2709 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2710 {
2711         pv_entry_t pv;
2712
2713         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2714         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2715         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2716         pv->pv_va = va;
2717         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2718 }
2719
2720 /*
2721  * Conditionally create a pv entry.
2722  */
2723 static boolean_t
2724 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2725 {
2726         pv_entry_t pv;
2727
2728         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2729         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2730         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2731             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2732                 pv->pv_va = va;
2733                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2734                 return (TRUE);
2735         } else
2736                 return (FALSE);
2737 }
2738
2739 /*
2740  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2741  */
2742 static bool
2743 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2744 {
2745         struct md_page *pvh;
2746         pv_entry_t pv;
2747         bool noreclaim;
2748
2749         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2750         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2751         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2752             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2753                 return (false);
2754         pv->pv_va = va;
2755         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2756         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2757         return (true);
2758 }
2759
2760 /*
2761  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2762  */
2763 static void
2764 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2765 {
2766         pt_entry_t *pte;
2767
2768         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2769                 *pte = newpte;  
2770                 newpte += PAGE_SIZE;
2771         }
2772 }
2773
2774 /*
2775  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2776  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2777  */
2778 static boolean_t
2779 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2780 {
2781         pd_entry_t newpde, oldpde;
2782         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2783         vm_paddr_t mptepa;
2784         vm_page_t mpte;
2785         struct spglist free;
2786         vm_offset_t sva;
2787
2788         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2789         oldpde = *pde;
2790         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2791             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2792         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2793             NULL) {
2794                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2795                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2796                     " is missing"));
2797
2798                 /*
2799                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2800                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2801                  * allocation of the new page table page fails.
2802                  */
2803                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2804                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2805                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2806                         SLIST_INIT(&free);
2807                         sva = trunc_4mpage(va);
2808                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2809                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2810                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2811                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2812                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2813                             " in pmap %p", va, pmap);
2814                         return (FALSE);
2815                 }
2816                 if (pmap != kernel_pmap)
2817                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2818         }
2819         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2820
2821         /*
2822          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2823          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2824          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2825          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2826          */
2827         if (pmap == kernel_pmap)
2828                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2829         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2830                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2831                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2832 #ifdef SMP
2833                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2834 #endif
2835                         invlcaddr(PADDR1);
2836                         PMAP1changed++;
2837                 } else
2838 #ifdef SMP
2839                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2840                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2841                         invlcaddr(PADDR1);
2842                         PMAP1changedcpu++;
2843                 } else
2844 #endif
2845                         PMAP1unchanged++;
2846                 firstpte = PADDR1;
2847         } else {
2848                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2849                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2850                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2851                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2852                 }
2853                 firstpte = PADDR2;
2854         }
2855         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2856         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2857             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2858         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2859             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2860         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2861         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2862                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2863
2864         /*
2865          * If the page table page is new, initialize it.
2866          */
2867         if (mpte->wire_count == 1) {
2868                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2869                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2870         }
2871         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2872             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2873             " addresses"));
2874
2875         /*
2876          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2877          * entries.
2878          */ 
2879         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2880                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2881         
2882         /*
2883          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2884          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2885          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2886          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2887          * the read above and the store below. 
2888          */
2889         if (workaround_erratum383)
2890                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2891         else if (pmap == kernel_pmap)
2892                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2893         else
2894                 pde_store(pde, newpde); 
2895         if (firstpte == PADDR2)
2896                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2897
2898         /*
2899          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2900          */
2901         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2902
2903         /*
2904          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2905          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2906          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2907          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2908          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2909          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2910          * the 2mpage to referencing the page table page.
2911          */
2912         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2913                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2914
2915         pmap_pde_demotions++;
2916         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2917             " in pmap %p", va, pmap);
2918         return (TRUE);
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2923  */
2924 static void
2925 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2926 {
2927         pd_entry_t newpde;
2928         vm_paddr_t mptepa;
2929         vm_page_t mpte;
2930
2931         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2932         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2933         if (mpte == NULL)
2934                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2935
2936         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2937         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2938
2939         /*
2940          * Initialize the page table page.
2941          */
2942         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2943
2944         /*
2945          * Remove the mapping.
2946          */
2947         if (workaround_erratum383)
2948                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2949         else 
2950                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2951
2952         /*
2953          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2954          */
2955         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2956 }
2957
2958 /*
2959  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2960  */
2961 static void
2962 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2963     struct spglist *free)
2964 {
2965         struct md_page *pvh;
2966         pd_entry_t oldpde;
2967         vm_offset_t eva, va;
2968         vm_page_t m, mpte;
2969
2970         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2971         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2972             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2973         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2974         if (oldpde & PG_W)
2975                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2976
2977         /*
2978          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2979          * PG_G.
2980          */
2981         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2982                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2983
2984         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2985         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2986                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2987                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2988                 eva = sva + NBPDR;
2989                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2990                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2991                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2992                                 vm_page_dirty(m);
2993                         if (oldpde & PG_A)
2994                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2995                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2996                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2997                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2998                 }
2999         }
3000         if (pmap == kernel_pmap) {
3001                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3002         } else {
3003                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3004                 if (mpte != NULL) {
3005                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3006                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3007                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3008                         mpte->wire_count = 0;
3009                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3010                 }
3011         }
3012 }
3013
3014 /*
3015  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3016  */
3017 static int
3018 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3019     struct spglist *free)
3020 {
3021         pt_entry_t oldpte;
3022         vm_page_t m;
3023
3024         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3025         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3026         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3027         KASSERT(oldpte != 0,
3028             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3029         if (oldpte & PG_W)
3030                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3031         /*
3032          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3033          * PG_G.
3034          */
3035         if (oldpte & PG_G)
3036                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3037         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3038         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3039                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3040                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3041                         vm_page_dirty(m);
3042                 if (oldpte & PG_A)
3043                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3044                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3045         }
3046         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3047 }
3048
3049 /*
3050  * Remove a single page from a process address space
3051  */
3052 static void
3053 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3054 {
3055         pt_entry_t *pte;
3056
3057         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3058         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3059         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3060         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3061                 return;
3062         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3063         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3068  */
3069 static bool
3070 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3071     struct spglist *free)
3072 {
3073         pt_entry_t *pte;
3074         bool anyvalid;
3075
3076         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3077         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3078         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3079         anyvalid = false;
3080         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3081             sva += PAGE_SIZE) {
3082                 if (*pte == 0)
3083                         continue;
3084
3085                 /*
3086                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3087                  * pmap_remove_pte().
3088                  */
3089                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3090                         anyvalid = true;
3091
3092                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3093                         break;
3094         }
3095         return (anyvalid);
3096 }
3097
3098 /*
3099  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3100  *
3101  *      It is assumed that the start and end are properly
3102  *      rounded to the page size.
3103  */
3104 void
3105 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3106 {
3107         vm_offset_t pdnxt;
3108         pd_entry_t ptpaddr;
3109         struct spglist free;
3110         int anyvalid;
3111
3112         /*
3113          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3114          */
3115         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3116                 return;
3117
3118         anyvalid = 0;
3119         SLIST_INIT(&free);
3120
3121         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3122         sched_pin();
3123         PMAP_LOCK(pmap);
3124
3125         /*
3126          * special handling of removing one page.  a very
3127          * common operation and easy to short circuit some
3128          * code.
3129          */
3130         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3131             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3132                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3133                 goto out;
3134         }
3135
3136         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3137                 u_int pdirindex;
3138
3139                 /*
3140                  * Calculate index for next page table.
3141                  */
3142                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3143                 if (pdnxt < sva)
3144                         pdnxt = eva;
3145                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3146                         break;
3147
3148                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3149                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3150
3151                 /*
3152                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3153                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3154                  */
3155                 if (ptpaddr == 0)
3156                         continue;
3157
3158                 /*
3159                  * Check for large page.
3160                  */
3161                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3162                         /*
3163                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3164                          * demote the mapping and fall through.
3165                          */
3166                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3167                                 /*
3168                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3169                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3170                                  */
3171                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3172                                         anyvalid = 1;
3173                                 pmap_remove_pde(pmap,
3174                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3175                                 continue;
3176                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3177                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3178                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3179                                 continue;
3180                         }
3181                 }
3182
3183                 /*
3184                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3185                  * by the current page table page, or to the end of the
3186                  * range being removed.
3187                  */
3188                 if (pdnxt > eva)
3189                         pdnxt = eva;
3190
3191                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3192                         anyvalid = 1;
3193         }
3194 out:
3195         sched_unpin();
3196         if (anyvalid)
3197                 pmap_invalidate_all(pmap);
3198         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3199         PMAP_UNLOCK(pmap);
3200         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3201 }
3202
3203 /*
3204  *      Routine:        pmap_remove_all
3205  *      Function:
3206  *              Removes this physical page from
3207  *              all physical maps in which it resides.
3208  *              Reflects back modify bits to the pager.
3209  *
3210  *      Notes:
3211  *              Original versions of this routine were very
3212  *              inefficient because they iteratively called
3213  *              pmap_remove (slow...)
3214  */
3215
3216 void
3217 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3218 {
3219         struct md_page *pvh;
3220         pv_entry_t pv;
3221         pmap_t pmap;
3222         pt_entry_t *pte, tpte;
3223         pd_entry_t *pde;
3224         vm_offset_t va;
3225         struct spglist free;
3226
3227         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3228             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3229         SLIST_INIT(&free);
3230         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3231         sched_pin();
3232         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3233                 goto small_mappings;
3234         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3235         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3236                 va = pv->pv_va;
3237                 pmap = PV_PMAP(pv);
3238                 PMAP_LOCK(pmap);
3239                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3240                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3241                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3242         }
3243 small_mappings:
3244         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3245                 pmap = PV_PMAP(pv);
3246                 PMAP_LOCK(pmap);
3247                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3248                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3249                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3250                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3251                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3252                 tpte = pte_load_clear(pte);
3253                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3254                     pmap, pv->pv_va));
3255                 if (tpte & PG_W)
3256                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3257                 if (tpte & PG_A)
3258                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3259
3260                 /*
3261                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3262                  */
3263                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3264                         vm_page_dirty(m);
3265                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3266                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3267                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3268                 free_pv_entry(pmap, pv);
3269                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3270         }
3271         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3272         sched_unpin();
3273         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3274         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3279  */
3280 static boolean_t
3281 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3282 {
3283         pd_entry_t newpde, oldpde;
3284         vm_offset_t eva, va;
3285         vm_page_t m;
3286         boolean_t anychanged;
3287
3288         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3289         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3290             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3291         anychanged = FALSE;
3292 retry:
3293         oldpde = newpde = *pde;
3294         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3295             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3296                 eva = sva + NBPDR;
3297                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3298                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3299                         vm_page_dirty(m);
3300         }
3301         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3302                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3303 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3304         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3305                 newpde |= pg_nx;
3306 #endif
3307         if (newpde != oldpde) {
3308                 /*
3309                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3310                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3311                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3312                  */
3313                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3314                         goto retry;
3315                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3316                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3317                 else
3318                         anychanged = TRUE;
3319         }
3320         return (anychanged);
3321 }
3322
3323 /*
3324  *      Set the physical protection on the
3325  *      specified range of this map as requested.
3326  */
3327 void
3328 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3329 {
3330         vm_offset_t pdnxt;
3331         pd_entry_t ptpaddr;
3332         pt_entry_t *pte;
3333         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3334
3335         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3336         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3337                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3338                 return;
3339         }
3340
3341 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3342         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3343             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3344                 return;
3345 #else
3346         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3347                 return;
3348 #endif
3349
3350         if (pmap_is_current(pmap))
3351                 pv_lists_locked = FALSE;
3352         else {
3353                 pv_lists_locked = TRUE;
3354 resume:
3355                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3356                 sched_pin();
3357         }
3358         anychanged = FALSE;
3359
3360         PMAP_LOCK(pmap);
3361         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3362                 pt_entry_t obits, pbits;
3363                 u_int pdirindex;
3364
3365                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3366                 if (pdnxt < sva)
3367                         pdnxt = eva;
3368
3369                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3370                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3371
3372                 /*
3373                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3374                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3375                  */
3376                 if (ptpaddr == 0)
3377                         continue;
3378
3379                 /*
3380                  * Check for large page.
3381                  */
3382                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3383                         /*
3384                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3385                          * demote the mapping and fall through.
3386                          */
3387                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3388                                 /*
3389                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3390                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3391                                  */
3392                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3393                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3394                                         anychanged = TRUE;
3395                                 continue;
3396                         } else {
3397                                 if (!pv_lists_locked) {
3398                                         pv_lists_locked = TRUE;
3399                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3400                                                 if (anychanged)
3401                                                         pmap_invalidate_all(
3402                                                             pmap);
3403                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3404                                                 goto resume;
3405                                         }
3406                                         sched_pin();
3407                                 }
3408                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3409                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3410                                         /*
3411                                          * The large page mapping was
3412                                          * destroyed.
3413                                          */
3414                                         continue;
3415                                 }
3416                         }
3417                 }
3418
3419                 if (pdnxt > eva)
3420                         pdnxt = eva;
3421
3422                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3423                     sva += PAGE_SIZE) {
3424                         vm_page_t m;
3425
3426 retry:
3427                         /*
3428                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3429                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3430                          * significant 32 bits.
3431                          */
3432                         obits = pbits = *pte;
3433                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3434                                 continue;
3435
3436                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3437                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3438                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3439                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3440                                         vm_page_dirty(m);
3441                                 }
3442                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3443                         }
3444 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3445                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3446                                 pbits |= pg_nx;
3447 #endif
3448
3449                         if (pbits != obits) {
3450 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3451                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3452                                         goto retry;
3453 #else
3454                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3455                                     pbits))
3456                                         goto retry;
3457 #endif
3458                                 if (obits & PG_G)
3459                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3460                                 else
3461                                         anychanged = TRUE;
3462                         }
3463                 }
3464         }
3465         if (anychanged)
3466                 pmap_invalidate_all(pmap);
3467         if (pv_lists_locked) {
3468                 sched_unpin();
3469                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3470         }
3471         PMAP_UNLOCK(pmap);
3472 }
3473
3474 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3475 /*
3476  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3477  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3478  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3479  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3480  * mappings must have identical characteristics.
3481  *
3482  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3483  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3484  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3485  * pmap.
3486  */
3487 static void
3488 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3489 {
3490         pd_entry_t newpde;
3491         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3492         vm_offset_t oldpteva;
3493         vm_page_t mpte;
3494
3495         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3496
3497         /*
3498          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3499          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3500          * within a 2- or 4MB page.
3501          */
3502         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3503 setpde:
3504         newpde = *firstpte;
3505         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3506                 pmap_pde_p_failures++;
3507                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3508                     " in pmap %p", va, pmap);
3509                 return;
3510         }
3511         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3512                 pmap_pde_p_failures++;
3513                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3514                     " in pmap %p", va, pmap);
3515                 return;
3516         }
3517         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3518                 /*
3519                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3520                  * a TLB invalidation.
3521                  */
3522                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3523                     ~PG_RW))  
3524                         goto setpde;
3525                 newpde &= ~PG_RW;
3526         }
3527
3528         /* 
3529          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3530          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3531          * characteristics to the first PTE.
3532          */
3533         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3534         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3535 setpte:
3536                 oldpte = *pte;
3537                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3538                         pmap_pde_p_failures++;
3539                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3540                             " in pmap %p", va, pmap);
3541                         return;
3542                 }
3543                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3544                         /*
3545                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3546                          * without a TLB invalidation.
3547                          */
3548                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3549                             oldpte & ~PG_RW))
3550                                 goto setpte;
3551                         oldpte &= ~PG_RW;
3552                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3553                             (va & ~PDRMASK);
3554                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3555                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3556                 }
3557                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3558                         pmap_pde_p_failures++;
3559                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3560                             " in pmap %p", va, pmap);
3561                         return;
3562                 }
3563                 pa -= PAGE_SIZE;
3564         }
3565
3566         /*
3567          * Save the page table page in its current state until the PDE
3568          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3569          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3570          */
3571         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3572         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3573             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3574             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3575         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3576             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3577         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3578                 pmap_pde_p_failures++;
3579                 CTR2(KTR_PMAP,
3580                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3581                     pmap);
3582                 return;
3583         }
3584
3585         /*
3586          * Promote the pv entries.
3587          */
3588         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3589                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3590
3591         /*
3592          * Propagate the PAT index to its proper position.
3593          */
3594         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3595                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3596
3597         /*
3598          * Map the superpage.
3599          */
3600         if (workaround_erratum383)
3601                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3602         else if (pmap == kernel_pmap)
3603                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3604         else
3605                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3606
3607         pmap_pde_promotions++;
3608         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3609             " in pmap %p", va, pmap);
3610 }
3611 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3612
3613 /*
3614  *      Insert the given physical page (p) at
3615  *      the specified virtual address (v) in the
3616  *      target physical map with the protection requested.
3617  *
3618  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3619  *      that the related pte can not be reclaimed.
3620  *
3621  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3622  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3623  *      insert this page into the given map NOW.
3624  */
3625 int
3626 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3627     u_int flags, int8_t psind)
3628 {
3629         pd_entry_t *pde;
3630         pt_entry_t *pte;
3631         pt_entry_t newpte, origpte;
3632         pv_entry_t pv;
3633         vm_paddr_t opa, pa;
3634         vm_page_t mpte, om;
3635         int rv;
3636
3637         va = trunc_page(va);
3638         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3639             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3640             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3641         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3642             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3643             va));
3644         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3645             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3646             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3647         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3648                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3649         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3650             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3651         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3652         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3653         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3654                 newpte |= PG_M;
3655         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3656                 newpte |= PG_RW;
3657         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3658             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3659 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3660         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3661                 newpte |= pg_nx;
3662 #endif
3663         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3664                 newpte |= PG_W;
3665         if (pmap != kernel_pmap)
3666                 newpte |= PG_U;
3667         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3668         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3669                 newpte |= PG_MANAGED;
3670
3671         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3672         PMAP_LOCK(pmap);
3673         sched_pin();
3674         if (psind == 1) {
3675                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3676                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3677                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3678                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3679                 goto out;
3680         }
3681
3682         pde = pmap_pde(pmap, va);
3683         if (pmap != kernel_pmap) {
3684                 /*
3685                  * va is for UVA.
3686                  * In the case that a page table page is not resident,
3687                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3688                  * demotion.
3689                  */
3690                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3691                 if (mpte == NULL) {
3692                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3693                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3694                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3695                         goto out;
3696                 }
3697         } else {
3698                 /*
3699                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3700                  * to install a page table page.  PG_V is also
3701                  * asserted by pmap_demote_pde().
3702                  */
3703                 mpte = NULL;
3704                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3705                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3706                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3707                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3708                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3709         }
3710         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3711
3712         /*
3713          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3714          * happen.  We should have either allocated the page table
3715          * page or demoted the existing mapping above.
3716          */
3717         if (pte == NULL) {
3718                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3719                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3720         }
3721
3722         origpte = *pte;
3723         pv = NULL;
3724
3725         /*
3726          * Is the specified virtual address already mapped?
3727          */
3728         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3729                 /*
3730                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3731                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3732                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3733                  * the PT page will be also.
3734                  */
3735                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3736                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3737                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3738                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3739
3740                 /*
3741                  * Remove the extra PT page reference.
3742                  */
3743                 if (mpte != NULL) {
3744                         mpte->wire_count--;
3745                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3746                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3747                              " va: 0x%x", va));
3748                 }
3749
3750                 /*
3751                  * Has the physical page changed?
3752                  */
3753                 opa = origpte & PG_FRAME;
3754                 if (opa == pa) {
3755                         /*
3756                          * No, might be a protection or wiring change.
3757                          */
3758                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3759                             (newpte & PG_RW) != 0)
3760                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3761                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3762                                 goto unchanged;
3763                         goto validate;
3764                 }
3765
3766                 /*
3767                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3768                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3769                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3770                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3771                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3772                  * avoiding an allocation.
3773                  *
3774                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3775                  */
3776                 origpte = pte_load_clear(pte);
3777                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3778                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3779                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3780                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3781
3782                         /*
3783                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3784                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3785                          * pmap_ts_referenced().
3786                          */
3787                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3788                                 vm_page_dirty(om);
3789                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3790                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3791                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3792                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3793                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3794                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3795                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3796                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3797                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3798                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3799                 }
3800                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3801                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3802                 origpte = 0;
3803         } else {
3804                 /*
3805                  * Increment the counters.
3806                  */
3807                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3808                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3809                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3810         }
3811
3812         /*
3813          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3814          */
3815         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3816                 if (pv == NULL) {
3817                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3818                         pv->pv_va = va;
3819                 }
3820                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3821                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3822                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3823         }
3824
3825         /*
3826          * Update the PTE.
3827          */
3828         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3829 validate:
3830                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3831                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3832                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3833                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3834                     (PG_M | PG_RW)) {
3835                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3836                                 vm_page_dirty(m);
3837
3838                         /*
3839                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3840                          * invalidation may nonetheless be required because
3841                          * the PTE no longer has PG_M set.
3842                          */
3843                 }
3844 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3845                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3846                         /*
3847                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3848                          */
3849                         goto unchanged;
3850                 }
3851 #endif
3852                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3853                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3854         } else
3855                 pte_store(pte, newpte);
3856
3857 unchanged:
3858
3859 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3860         /*
3861          * If both the page table page and the reservation are fully
3862          * populated, then attempt promotion.
3863          */
3864         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3865             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3866             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3867                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3868 #endif
3869
3870         rv = KERN_SUCCESS;
3871 out:
3872         sched_unpin();
3873         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3874         PMAP_UNLOCK(pmap);
3875         return (rv);
3876 }
3877
3878 /*
3879  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3880  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3881  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3882  * reclaiming another PV entry.
3883  */
3884 static bool
3885 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3886 {
3887         pd_entry_t newpde;
3888
3889         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3890         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3891             PG_PS | PG_V;
3892         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3893                 newpde |= PG_MANAGED;
3894 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3895         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3896                 newpde |= pg_nx;
3897 #endif
3898         if (pmap != kernel_pmap)
3899                 newpde |= PG_U;
3900         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3901             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3902             KERN_SUCCESS);
3903 }
3904
3905 /*
3906  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3907  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3908  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3909  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3910  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3911  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3912  *
3913  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3914  */
3915 static int
3916 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3917     vm_page_t m)
3918 {
3919         struct spglist free;
3920         pd_entry_t oldpde, *pde;
3921         vm_page_t mt;
3922
3923         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3924         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3925             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3926         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3927         pde = pmap_pde(pmap, va);
3928         oldpde = *pde;
3929         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3930                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3931                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3932                             " in pmap %p", va, pmap);
3933                         return (KERN_FAILURE);
3934                 }
3935                 /* Break the existing mapping(s). */
3936                 SLIST_INIT(&free);
3937                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3938                         /*
3939                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3940                          * reserved PT page could be freed.
3941                          */
3942                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3943                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3944                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3945                 } else {
3946                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3947                                pmap_invalidate_all(pmap);
3948                 }
3949                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3950                 if (pmap == kernel_pmap) {
3951                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3952                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3953                                 /*
3954                                  * XXX Currently, this can't happen because
3955                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3956                                  * on the kernel pmap.
3957                                  */
3958                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3959                         }
3960                 } else
3961                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3962                             pde));
3963         }
3964         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3965                 /*
3966                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3967                  */
3968                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3969                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3970                             " in pmap %p", va, pmap);
3971                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3972                 }
3973                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3974                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3975                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3976                 }
3977         }
3978
3979         /*
3980          * Increment counters.
3981          */
3982         if ((newpde & PG_W) != 0)
3983                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3984         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3985
3986         /*
3987          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3988          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3989          */
3990         pde_store(pde, newpde);
3991
3992         pmap_pde_mappings++;
3993         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3994             " in pmap %p", va, pmap);
3995         return (KERN_SUCCESS);
3996 }
3997
3998 /*
3999  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4000  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4001  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4002  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4003  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4004  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4005  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4006  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4007  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4008  * corresponding offset from m_start are mapped.
4009  */
4010 void
4011 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4012     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4013 {
4014         vm_offset_t va;
4015         vm_page_t m, mpte;
4016         vm_pindex_t diff, psize;
4017
4018         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4019
4020         psize = atop(end - start);
4021         mpte = NULL;
4022         m = m_start;
4023         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4024         PMAP_LOCK(pmap);
4025         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4026                 va = start + ptoa(diff);
4027                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4028                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4029                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4030                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4031                 else
4032                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4033                             mpte);
4034                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4035         }
4036         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4037         PMAP_UNLOCK(pmap);
4038 }
4039
4040 /*
4041  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4042  * 1. Current pmap & pmap exists.
4043  * 2. Not wired.
4044  * 3. Read access.
4045  * 4. No page table pages.
4046  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4047  */
4048
4049 void
4050 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4051 {
4052
4053         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4054         PMAP_LOCK(pmap);
4055         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4056         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4057         PMAP_UNLOCK(pmap);
4058 }
4059
4060 static vm_page_t
4061 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4062     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4063 {
4064         pt_entry_t *pte;
4065         vm_paddr_t pa;
4066         struct spglist free;
4067
4068         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4069             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4070             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4071         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4072         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4073
4074         /*
4075          * In the case that a page table page is not
4076          * resident, we are creating it here.
4077          */
4078         if (pmap != kernel_pmap) {
4079                 u_int ptepindex;
4080                 pd_entry_t ptepa;
4081
4082                 /*
4083                  * Calculate pagetable page index
4084                  */
4085                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4086                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4087                         mpte->wire_count++;
4088                 } else {
4089                         /*
4090                          * Get the page directory entry
4091                          */
4092                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4093
4094                         /*
4095                          * If the page table page is mapped, we just increment
4096                          * the hold count, and activate it.
4097                          */
4098                         if (ptepa) {
4099                                 if (ptepa & PG_PS)
4100                                         return (NULL);
4101                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4102                                 mpte->wire_count++;
4103                         } else {
4104                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4105                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4106                                 if (mpte == NULL)
4107                                         return (mpte);
4108                         }
4109                 }
4110         } else {
4111                 mpte = NULL;
4112         }
4113
4114         sched_pin();
4115         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4116         if (*pte) {
4117                 if (mpte != NULL) {
4118                         mpte->wire_count--;
4119                         mpte = NULL;
4120                 }
4121                 sched_unpin();
4122                 return (mpte);
4123         }
4124
4125         /*
4126          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4127          */
4128         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4129             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4130                 if (mpte != NULL) {
4131                         SLIST_INIT(&free);
4132                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4133                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4134                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4135                         }
4136                         
4137                         mpte = NULL;
4138                 }
4139                 sched_unpin();
4140                 return (mpte);
4141         }
4142
4143         /*
4144          * Increment counters
4145          */
4146         pmap->pm_stats.resident_count++;
4147
4148         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4149 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4150         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4151                 pa |= pg_nx;
4152 #endif
4153
4154         /*
4155          * Now validate mapping with RO protection
4156          */
4157         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4158                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4159         else
4160                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4161         sched_unpin();
4162         return (mpte);
4163 }
4164
4165 /*
4166  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4167  * to be used for panic dumps.
4168  */
4169 void *
4170 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4171 {
4172         vm_offset_t va;
4173
4174         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4175         pmap_kenter(va, pa);
4176         invlpg(va);
4177         return ((void *)crashdumpmap);
4178 }
4179
4180 /*
4181  * This code maps large physical mmap regions into the
4182  * processor address space.  Note that some shortcuts
4183  * are taken, but the code works.
4184  */
4185 void
4186 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4187     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4188 {
4189         pd_entry_t *pde;
4190         vm_paddr_t pa, ptepa;
4191         vm_page_t p;
4192         int pat_mode;
4193
4194         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4195         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4196             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4197         if (pg_ps_enabled &&
4198             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4199                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4200                         return;
4201                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4202                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4203                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4204                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4205
4206                 /*
4207                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4208                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4209                  */
4210                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4211                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4212                         return;
4213
4214                 /*
4215                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4216                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4217                  * memory attributes.
4218                  */
4219                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4220                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4221                     pa += PAGE_SIZE) {
4222                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4223                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4224                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4225                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4226                                 return;
4227                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4228                 }
4229
4230                 /*
4231                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4232                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4233                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4234                  */
4235                 PMAP_LOCK(pmap);
4236                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4237                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4238                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4239                         if (*pde == 0) {
4240                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4241                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4242                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4243                                     PAGE_SIZE;
4244                                 pmap_pde_mappings++;
4245                         }
4246                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4247                         addr += NBPDR;
4248                 }
4249                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4250         }
4251 }
4252
4253 /*
4254  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4255  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4256  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4257  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4258  *
4259  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4260  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4261  */
4262 void
4263 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4264 {
4265         vm_offset_t pdnxt;
4266         pd_entry_t *pde;
4267         pt_entry_t *pte;
4268         boolean_t pv_lists_locked;
4269
4270         if (pmap_is_current(pmap))
4271                 pv_lists_locked = FALSE;
4272         else {
4273                 pv_lists_locked = TRUE;
4274 resume:
4275                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4276                 sched_pin();
4277         }
4278         PMAP_LOCK(pmap);
4279         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4280                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4281                 if (pdnxt < sva)
4282                         pdnxt = eva;
4283                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4284                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4285                         continue;
4286                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4287                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4288                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4289                                     (uintmax_t)*pde);
4290
4291                         /*
4292                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4293                          * demote the mapping and fall through.
4294                          */
4295                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4296                                 /*
4297                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4298                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4299                                  * significant 32 bits.
4300                                  */
4301                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4302                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4303                                     PAGE_SIZE;
4304                                 continue;
4305                         } else {
4306                                 if (!pv_lists_locked) {
4307                                         pv_lists_locked = TRUE;
4308                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4309                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4310                                                 /* Repeat sva. */
4311                                                 goto resume;
4312                                         }
4313                                         sched_pin();
4314                                 }
4315                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4316                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4317                         }
4318                 }
4319                 if (pdnxt > eva)
4320                         pdnxt = eva;
4321                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4322                     sva += PAGE_SIZE) {
4323                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4324                                 continue;
4325                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4326                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4327                                     (uintmax_t)*pte);
4328
4329                         /*
4330                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4331                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4332                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4333                          *
4334                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4335                          */
4336                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4337                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4338                 }
4339         }
4340         if (pv_lists_locked) {
4341                 sched_unpin();
4342                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4343         }
4344         PMAP_UNLOCK(pmap);
4345 }
4346
4347
4348 /*
4349  *      Copy the range specified by src_addr/len
4350  *      from the source map to the range dst_addr/len
4351  *      in the destination map.
4352  *
4353  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4354  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4355  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4356  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4357  *      world.
4358  */
4359
4360 void
4361 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4362     vm_offset_t src_addr)
4363 {
4364         struct spglist free;
4365         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4366         pd_entry_t srcptepaddr;
4367         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4368         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4369         u_int ptepindex;
4370
4371         if (dst_addr != src_addr)
4372                 return;
4373
4374         end_addr = src_addr + len;
4375
4376         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4377         if (dst_pmap < src_pmap) {
4378                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4379                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4380         } else {
4381                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4382                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4383         }
4384         sched_pin();
4385         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4386                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4387                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4388
4389                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4390                 if (pdnxt < addr)
4391                         pdnxt = end_addr;
4392                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4393
4394                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4395                 if (srcptepaddr == 0)
4396                         continue;
4397
4398                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4399                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4400                                 continue;
4401                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4402                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4403                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4404                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4405                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4406                                     ~PG_W;
4407                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4408                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4409                                 pmap_pde_mappings++;
4410                         }
4411                         continue;
4412                 }
4413
4414                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4415                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4416                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4417
4418                 if (pdnxt > end_addr)
4419                         pdnxt = end_addr;
4420
4421                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4422                 while (addr < pdnxt) {
4423                         ptetemp = *src_pte;
4424                         /*
4425                          * we only virtual copy managed pages
4426                          */
4427                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4428                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4429                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4430                                 if (dstmpte == NULL)
4431                                         goto out;
4432                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4433                                 if (*dst_pte == 0 &&
4434                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4435                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4436                                         /*
4437                                          * Clear the wired, modified, and
4438                                          * accessed (referenced) bits
4439                                          * during the copy.
4440                                          */
4441                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4442                                             PG_A);
4443                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4444                                 } else {
4445                                         SLIST_INIT(&free);
4446                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4447                                             &free)) {
4448                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4449                                                     addr);
4450                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4451                                                     true);
4452                                         }
4453                                         goto out;
4454                                 }
4455                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4456                                         break;
4457                         }
4458                         addr += PAGE_SIZE;
4459                         src_pte++;
4460                 }
4461         }
4462 out:
4463         sched_unpin();
4464         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4465         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4466         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4467 }
4468
4469 /*
4470  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4471  */
4472 static __inline void
4473 pagezero(void *page)
4474 {
4475 #if defined(I686_CPU)
4476         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4477                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4478                         sse2_pagezero(page);
4479                 else
4480                         i686_pagezero(page);
4481         } else
4482 #endif
4483                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4484 }
4485
4486 /*
4487  * Zero the specified hardware page.
4488  */
4489 void
4490 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4491 {
4492         pt_entry_t *cmap_pte2;
4493         struct pcpu *pc;
4494
4495         sched_pin();
4496         pc = get_pcpu();
4497         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4498         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4499         if (*cmap_pte2)
4500                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4501         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4502             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4503         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4504         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4505         *cmap_pte2 = 0;
4506
4507         /*
4508          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4509          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4510          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4511          */
4512         sched_unpin();
4513         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4514 }
4515
4516 /*
4517  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4518  * cover an area beyond a single hardware page.
4519  */
4520 void
4521 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4522 {
4523         pt_entry_t *cmap_pte2;
4524         struct pcpu *pc;
4525
4526         sched_pin();
4527         pc = get_pcpu();
4528         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4529         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4530         if (*cmap_pte2)
4531                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4532         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4533             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4534         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4535         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4536                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4537         else
4538                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4539         *cmap_pte2 = 0;
4540         sched_unpin();
4541         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4542 }
4543
4544 /*
4545  * Copy 1 specified hardware page to another.
4546  */
4547 void
4548 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4549 {
4550         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4551         struct pcpu *pc;
4552
4553         sched_pin();
4554         pc = get_pcpu();
4555         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4556         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4557         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4558         if (*cmap_pte1)
4559                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4560         if (*cmap_pte2)
4561                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4562         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4563             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4564         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4565         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4566             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4567         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4568         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4569         *cmap_pte1 = 0;
4570         *cmap_pte2 = 0;
4571         sched_unpin();
4572         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4573 }
4574
4575 int unmapped_buf_allowed = 1;
4576
4577 void
4578 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4579     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4580 {
4581         vm_page_t a_pg, b_pg;
4582         char *a_cp, *b_cp;
4583         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4584         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4585         struct pcpu *pc;
4586         int cnt;
4587
4588         sched_pin();
4589         pc = get_pcpu();
4590         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4591         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4592         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4593         if (*cmap_pte1 != 0)
4594                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4595         if (*cmap_pte2 != 0)
4596                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4597         while (xfersize > 0) {
4598                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4599                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4600                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4601                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4602                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4603                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4604                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4605                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4606                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4607                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4608                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4609                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4610                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4611                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4612                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4613                 a_offset += cnt;
4614                 b_offset += cnt;
4615                 xfersize -= cnt;
4616         }
4617         *cmap_pte1 = 0;
4618         *cmap_pte2 = 0;
4619         sched_unpin();
4620         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4621 }
4622
4623 /*
4624  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4625  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4626  * be changed upwards or downwards in the future; it
4627  * is only necessary that true be returned for a small
4628  * subset of pmaps for proper page aging.
4629  */
4630 boolean_t
4631 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4632 {
4633         struct md_page *pvh;
4634         pv_entry_t pv;
4635         int loops = 0;
4636         boolean_t rv;
4637
4638         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4639             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4640         rv = FALSE;
4641         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4642         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4643                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4644                         rv = TRUE;
4645                         break;
4646                 }
4647                 loops++;
4648                 if (loops >= 16)
4649                         break;
4650         }
4651         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4652                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4653                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4654                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4655                                 rv = TRUE;
4656                                 break;
4657                         }
4658                         loops++;
4659                         if (loops >= 16)
4660                                 break;
4661                 }
4662         }
4663         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4664         return (rv);
4665 }
4666
4667 /*
4668  *      pmap_page_wired_mappings:
4669  *
4670  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4671  *      that are wired.
4672  */
4673 int
4674 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4675 {
4676         int count;
4677
4678         count = 0;
4679         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4680                 return (count);
4681         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4682         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4683         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4684             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4685                 count);
4686         }
4687         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4688         return (count);
4689 }
4690
4691 /*
4692  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4693  *
4694  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4695  */
4696 static int
4697 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4698 {
4699         pmap_t pmap;
4700         pt_entry_t *pte;
4701         pv_entry_t pv;
4702
4703         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4704         sched_pin();
4705         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4706                 pmap = PV_PMAP(pv);
4707                 PMAP_LOCK(pmap);
4708                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4709                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4710                         count++;
4711                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4712         }
4713         sched_unpin();
4714         return (count);
4715 }
4716
4717 /*
4718  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4719  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4720  */
4721 boolean_t
4722 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4723 {
4724         boolean_t rv;
4725
4726         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4727                 return (FALSE);
4728         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4729         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4730             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4731             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4732         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4733         return (rv);
4734 }
4735
4736 /*
4737  * Remove all pages from specified address space
4738  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4739  * is special cased for current process only, but
4740  * can have the more generic (and slightly slower)
4741  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4742  * in the case of running down an entire address space.
4743  */
4744 void
4745 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4746 {
4747         pt_entry_t *pte, tpte;
4748         vm_page_t m, mpte, mt;
4749         pv_entry_t pv;
4750         struct md_page *pvh;
4751         struct pv_chunk *pc, *npc;
4752         struct spglist free;
4753         int field, idx;
4754         int32_t bit;
4755         uint32_t inuse, bitmask;
4756         int allfree;
4757
4758         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4759                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4760                 return;
4761         }
4762         SLIST_INIT(&free);
4763         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4764         PMAP_LOCK(pmap);
4765         sched_pin();
4766         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4767                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4768                     pc->pc_pmap));
4769                 allfree = 1;
4770                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4771                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4772                         while (inuse != 0) {
4773                                 bit = bsfl(inuse);
4774                                 bitmask = 1UL << bit;
4775                                 idx = field * 32 + bit;
4776                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4777                                 inuse &= ~bitmask;
4778
4779                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4780                                 tpte = *pte;
4781                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4782                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4783                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4784                                 }
4785
4786                                 if (tpte == 0) {
4787                                         printf(
4788                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4789                                             pte, pv->pv_va);
4790                                         panic("bad pte");
4791                                 }
4792
4793 /*
4794  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4795  */
4796                                 if (tpte & PG_W) {
4797                                         allfree = 0;
4798                                         continue;
4799                                 }
4800
4801                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4802                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4803                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4804                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4805                                     (uintmax_t)tpte));
4806
4807                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4808                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4809                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4810                                     (uintmax_t)tpte));
4811
4812                                 pte_clear(pte);
4813
4814                                 /*
4815                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4816                                  */
4817                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4818                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4819                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4820                                                         vm_page_dirty(mt);
4821                                         } else
4822                                                 vm_page_dirty(m);
4823                                 }
4824
4825                                 /* Mark free */
4826                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4827                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4828                                 pv_entry_count--;
4829                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4830                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4831                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4832                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4833                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4834                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4835                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4836                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4837                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4838                                         }
4839                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4840                                         if (mpte != NULL) {
4841                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4842                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4843                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4844                                                 mpte->wire_count = 0;
4845                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4846                                         }
4847                                 } else {
4848                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4849                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4850                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4851                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4852                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4853                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4854                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4855                                         }
4856                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4857                                 }
4858                         }
4859                 }
4860                 if (allfree) {
4861                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4862                         free_pv_chunk(pc);
4863                 }
4864         }
4865         sched_unpin();
4866         pmap_invalidate_all(pmap);
4867         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4868         PMAP_UNLOCK(pmap);
4869         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4870 }
4871
4872 /*
4873  *      pmap_is_modified:
4874  *
4875  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4876  *      in any physical maps.
4877  */
4878 boolean_t
4879 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4880 {
4881         boolean_t rv;
4882
4883         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4884             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4885
4886         /*
4887          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4888          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4889          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4890          */
4891         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4892         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4893                 return (FALSE);
4894         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4895         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4896             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4897             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4898         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4899         return (rv);
4900 }
4901
4902 /*
4903  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4904  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4905  * mappings are supported.
4906  */
4907 static boolean_t
4908 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4909 {
4910         pv_entry_t pv;
4911         pt_entry_t *pte;
4912         pmap_t pmap;
4913         boolean_t rv;
4914
4915         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4916         rv = FALSE;
4917         sched_pin();
4918         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4919                 pmap = PV_PMAP(pv);
4920                 PMAP_LOCK(pmap);
4921                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4922                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4923                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4924                 if (rv)
4925                         break;
4926         }
4927         sched_unpin();
4928         return (rv);
4929 }
4930
4931 /*
4932  *      pmap_is_prefaultable:
4933  *
4934  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4935  *      for prefault.
4936  */
4937 boolean_t
4938 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4939 {
4940         pd_entry_t pde;
4941         boolean_t rv;
4942
4943         rv = FALSE;
4944         PMAP_LOCK(pmap);
4945         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4946         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4947                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4948         PMAP_UNLOCK(pmap);
4949         return (rv);
4950 }
4951
4952 /*
4953  *      pmap_is_referenced:
4954  *
4955  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4956  *      in any physical maps.
4957  */
4958 boolean_t
4959 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4960 {
4961         boolean_t rv;
4962
4963         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4964             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4965         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4966         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4967             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4968             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4969         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4970         return (rv);
4971 }
4972
4973 /*
4974  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4975  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4976  */
4977 static boolean_t
4978 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4979 {
4980         pv_entry_t pv;
4981         pt_entry_t *pte;
4982         pmap_t pmap;
4983         boolean_t rv;
4984
4985         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4986         rv = FALSE;
4987         sched_pin();
4988         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4989                 pmap = PV_PMAP(pv);
4990                 PMAP_LOCK(pmap);
4991                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4992                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4993                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4994                 if (rv)
4995                         break;
4996         }
4997         sched_unpin();
4998         return (rv);
4999 }
5000
5001 /*
5002  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5003  */
5004 void
5005 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5006 {
5007         struct md_page *pvh;
5008         pv_entry_t next_pv, pv;
5009         pmap_t pmap;
5010         pd_entry_t *pde;
5011         pt_entry_t oldpte, *pte;
5012         vm_offset_t va;
5013
5014         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5015             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5016
5017         /*
5018          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5019          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5020          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5021          */
5022         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5023         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5024                 return;
5025         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5026         sched_pin();
5027         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5028                 goto small_mappings;
5029         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5030         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5031                 va = pv->pv_va;
5032                 pmap = PV_PMAP(pv);
5033                 PMAP_LOCK(pmap);
5034                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5035                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5036                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5037                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5038         }
5039 small_mappings:
5040         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5041                 pmap = PV_PMAP(pv);
5042                 PMAP_LOCK(pmap);
5043                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5044                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5045                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5046                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5047 retry:
5048                 oldpte = *pte;
5049                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5050                         /*
5051                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5052                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5053                          * significant 32 bits.
5054                          */
5055                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5056                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5057                                 goto retry;
5058                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5059                                 vm_page_dirty(m);
5060                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5061                 }
5062                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5063         }
5064         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5065         sched_unpin();
5066         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5067 }
5068
5069 /*
5070  *      pmap_ts_referenced:
5071  *
5072  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5073  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5074  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5075  *      reference bits set.
5076  *
5077  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5078  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5079  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5080  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5081  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5082  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5083  *      to pmap_is_modified().
5084  */
5085 int
5086 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5087 {
5088         struct md_page *pvh;
5089         pv_entry_t pv, pvf;
5090         pmap_t pmap;
5091         pd_entry_t *pde;
5092         pt_entry_t *pte;
5093         vm_paddr_t pa;
5094         int rtval = 0;
5095
5096         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5097             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5098         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5099         pvh = pa_to_pvh(pa);
5100         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5101         sched_pin();
5102         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5103             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5104                 goto small_mappings;
5105         pv = pvf;
5106         do {
5107                 pmap = PV_PMAP(pv);
5108                 PMAP_LOCK(pmap);
5109                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5110                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5111                         /*
5112                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5113                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5114                          * we only update the 4KB page under test.
5115                          */
5116                         vm_page_dirty(m);
5117                 }
5118                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5119                         /*
5120                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5121                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5122                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5123                          * on the physical page number, the virtual superpage
5124                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5125                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5126                          * reference bit will result in clearing that bit.
5127                          * This function is designed to avoid the selection of
5128                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5129                          *
5130                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5131                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5132                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5133                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5134                          * since the superpage is wired, the current state of
5135                          * its reference bit won't affect page replacement.
5136                          */
5137                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5138                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5139                             (*pde & PG_W) == 0) {
5140                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5141                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5142                         }
5143                         rtval++;
5144                 }
5145                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5146                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5147                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5148                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5149                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5150                 }
5151                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5152                         goto out;
5153         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5154 small_mappings:
5155         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5156                 goto out;
5157         pv = pvf;
5158         do {
5159                 pmap = PV_PMAP(pv);
5160                 PMAP_LOCK(pmap);
5161                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5162                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5163                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5164                     m));
5165                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5166                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5167                         vm_page_dirty(m);
5168                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5169                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5170                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5171                         rtval++;
5172                 }
5173                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5174                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5175                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5176                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5177                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5178                 }
5179         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5180             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5181 out:
5182         sched_unpin();
5183         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5184         return (rtval);
5185 }
5186
5187 /*
5188  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5189  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5190  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5191  */
5192 void
5193 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5194 {
5195         pd_entry_t oldpde, *pde;
5196         pt_entry_t *pte;
5197         vm_offset_t va, pdnxt;
5198         vm_page_t m;
5199         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5200
5201         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5202                 return;
5203         if (pmap_is_current(pmap))
5204                 pv_lists_locked = FALSE;
5205         else {
5206                 pv_lists_locked = TRUE;
5207 resume:
5208                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5209                 sched_pin();
5210         }
5211         anychanged = FALSE;
5212         PMAP_LOCK(pmap);
5213         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5214                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5215                 if (pdnxt < sva)
5216                         pdnxt = eva;
5217                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5218                 oldpde = *pde;
5219                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5220                         continue;
5221                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5222                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5223                                 continue;
5224                         if (!pv_lists_locked) {
5225                                 pv_lists_locked = TRUE;
5226                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5227                                         if (anychanged)
5228                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5229                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5230                                         goto resume;
5231                                 }
5232                                 sched_pin();
5233                         }
5234                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5235                                 /*
5236                                  * The large page mapping was destroyed.
5237                                  */
5238                                 continue;
5239                         }
5240
5241                         /*
5242                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5243                          * mapping to a single page so that a subsequent
5244                          * access may repromote.  Since the underlying page
5245                          * table page is fully populated, this removal never
5246                          * frees a page table page.
5247                          */
5248                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5249                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5250                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5251                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5252                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5253                                 anychanged = TRUE;
5254                         }
5255                 }
5256                 if (pdnxt > eva)
5257                         pdnxt = eva;
5258                 va = pdnxt;
5259                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5260                     sva += PAGE_SIZE) {
5261                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5262                                 goto maybe_invlrng;
5263                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5264                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5265                                         /*
5266                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5267                                          * can be avoided by making the page
5268                                          * dirty now.
5269                                          */
5270                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5271                                         vm_page_dirty(m);
5272                                 }
5273                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5274                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5275                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5276                         else
5277                                 goto maybe_invlrng;
5278                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5279                                 if (va == pdnxt)
5280                                         va = sva;
5281                         } else
5282                                 anychanged = TRUE;
5283                         continue;
5284 maybe_invlrng:
5285                         if (va != pdnxt) {
5286                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5287                                 va = pdnxt;
5288                         }
5289                 }
5290                 if (va != pdnxt)
5291                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5292         }
5293         if (anychanged)
5294                 pmap_invalidate_all(pmap);
5295         if (pv_lists_locked) {
5296                 sched_unpin();
5297                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5298         }
5299         PMAP_UNLOCK(pmap);
5300 }
5301
5302 /*
5303  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5304  */
5305 void
5306 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5307 {
5308         struct md_page *pvh;
5309         pv_entry_t next_pv, pv;
5310         pmap_t pmap;
5311         pd_entry_t oldpde, *pde;
5312         pt_entry_t oldpte, *pte;
5313         vm_offset_t va;
5314
5315         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5316             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5317         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5318         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5319             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5320
5321         /*
5322          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5323          * If the object containing the page is locked and the page is not
5324          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5325          */
5326         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5327                 return;
5328         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5329         sched_pin();
5330         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5331                 goto small_mappings;
5332         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5333         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5334                 va = pv->pv_va;
5335                 pmap = PV_PMAP(pv);
5336                 PMAP_LOCK(pmap);
5337                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5338                 oldpde = *pde;
5339                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5340                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5341                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5342                                         /*
5343                                          * Write protect the mapping to a
5344                                          * single page so that a subsequent
5345                                          * write access may repromote.
5346                                          */
5347                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5348                                             PG_PS_FRAME);
5349                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5350                                         oldpte = *pte;
5351                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5352                                                 /*
5353                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5354                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5355                                                  * significant 32 bits.
5356                                                  */
5357                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5358                                                     oldpte,
5359                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5360                                                         oldpte = *pte;
5361                                                 vm_page_dirty(m);
5362                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5363                                         }
5364                                 }
5365                         }
5366                 }
5367                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5368         }
5369 small_mappings:
5370         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5371                 pmap = PV_PMAP(pv);
5372                 PMAP_LOCK(pmap);
5373                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5374                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5375                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5376                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5377                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5378                         /*
5379                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5380                          * in size, PG_M is among the least significant
5381                          * 32 bits. 
5382                          */
5383                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5384                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5385                 }
5386                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5387         }
5388         sched_unpin();
5389         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5390 }
5391
5392 /*
5393  * Miscellaneous support routines follow
5394  */
5395
5396 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5397 static __inline void
5398 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5399 {
5400         u_int opte, npte;
5401
5402         /*
5403          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5404          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5405          */
5406         do {
5407                 opte = *(u_int *)pte;
5408                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5409                 npte |= cache_bits;
5410         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5411 }
5412
5413 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5414 static __inline void
5415 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5416 {
5417         u_int opde, npde;
5418
5419         /*
5420          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5421          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5422          */
5423         do {
5424                 opde = *(u_int *)pde;
5425                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5426                 npde |= cache_bits;
5427         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5428 }
5429
5430 /*
5431  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5432  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5433  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5434  * NOT real memory.
5435  */
5436 void *
5437 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5438 {
5439         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5440         vm_offset_t va, offset;
5441         vm_size_t tmpsize;
5442         int i;
5443
5444         offset = pa & PAGE_MASK;
5445         size = round_page(offset + size);
5446         pa = pa & PG_FRAME;
5447
5448         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5449                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5450         else if (!pmap_initialized) {
5451                 va = 0;
5452                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5453                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5454                         if (ppim->va == 0) {
5455                                 ppim->pa = pa;
5456                                 ppim->sz = size;
5457                                 ppim->mode = mode;
5458                                 ppim->va = virtual_avail;
5459                                 virtual_avail += size;
5460                                 va = ppim->va;
5461                                 break;
5462                         }
5463                 }
5464                 if (va == 0)
5465                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5466         } else {
5467                 /*
5468                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5469                  */
5470                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5471                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5472                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5473                             ppim->mode == mode)
5474                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5475                 }
5476                 va = kva_alloc(size);
5477                 if (va == 0)
5478                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5479         }
5480         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5481                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5482         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5483         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5484         return ((void *)(va + offset));
5485 }
5486
5487 void *
5488 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5489 {
5490
5491         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5492 }
5493
5494 void *
5495 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5496 {
5497
5498         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5499 }
5500
5501 void
5502 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5503 {
5504         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5505         vm_offset_t offset;
5506         int i;
5507
5508         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5509                 return;
5510         offset = va & PAGE_MASK;
5511         size = round_page(offset + size);
5512         va = trunc_page(va);
5513         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5514                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5515                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5516                         if (pmap_initialized)
5517                                 return;
5518                         ppim->pa = 0;
5519                         ppim->va = 0;
5520                         ppim->sz = 0;
5521                         ppim->mode = 0;
5522                         if (va + size == virtual_avail)
5523                                 virtual_avail = va;
5524                         return;
5525                 }
5526         }
5527         if (pmap_initialized)
5528                 kva_free(va, size);
5529 }
5530
5531 /*
5532  * Sets the memory attribute for the specified page.
5533  */
5534 void
5535 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5536 {
5537
5538         m->md.pat_mode = ma;
5539         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5540                 return;
5541
5542         /*
5543          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5544          * See pmap_invalidate_cache_range().
5545          *
5546          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5547          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5548          * flushes the cache.
5549          */    
5550         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5551                 return;
5552
5553         /*
5554          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5555          * support self snoop, map the page transient and do
5556          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5557          * pmap_invalidate_cache_range().
5558          */
5559         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5560                 pmap_flush_page(m);
5561 }
5562
5563 static void
5564 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5565 {
5566         pt_entry_t *cmap_pte2;
5567         struct pcpu *pc;
5568         vm_offset_t sva, eva;
5569         bool useclflushopt;
5570
5571         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5572         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5573                 sched_pin();
5574                 pc = get_pcpu();
5575                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5576                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5577                 if (*cmap_pte2)
5578                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5579                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5580                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5581                     0);
5582                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5583                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5584                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5585
5586                 /*
5587                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5588                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5589                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5590                  * any other instruction.
5591                  */
5592                 if (useclflushopt)
5593                         sfence();
5594                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5595                         mfence();
5596                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5597                         if (useclflushopt)
5598                                 clflushopt(sva);
5599                         else
5600                                 clflush(sva);
5601                 }
5602                 if (useclflushopt)
5603                         sfence();
5604                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5605                         mfence();
5606                 *cmap_pte2 = 0;
5607                 sched_unpin();
5608                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5609         } else
5610                 pmap_invalidate_cache();
5611 }
5612
5613 /*
5614  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5615  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5616  * completely contained within either the kernel map.
5617  *
5618  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5619  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5620  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5621  * there was insufficient memory available to complete the change.
5622  */
5623 int
5624 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5625 {
5626         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5627         pd_entry_t *pde;
5628         pt_entry_t *pte;
5629         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5630         boolean_t changed;
5631
5632         base = trunc_page(va);
5633         offset = va & PAGE_MASK;
5634         size = round_page(offset + size);
5635
5636         /*
5637          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5638          */
5639         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5640                 return (EINVAL);
5641
5642         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5643         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5644         changed = FALSE;
5645
5646         /*
5647          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5648          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5649          */
5650         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5651         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5652                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5653                 if (*pde == 0) {
5654                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5655                         return (EINVAL);
5656                 }
5657                 if (*pde & PG_PS) {
5658                         /*
5659                          * If the current 2/4MB page already has
5660                          * the required memory type, then we need not
5661                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5662                          * the next 2/4MB page frame.
5663                          */
5664                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5665                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5666                                 continue;
5667                         }
5668
5669                         /*
5670                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5671                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5672                          * within the range, then we need not break
5673                          * down this page into 4KB pages.
5674                          */
5675                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5676                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5677                                 tmpva += NBPDR;
5678                                 continue;
5679                         }
5680                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5681                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5682                                 return (ENOMEM);
5683                         }
5684                 }
5685                 pte = vtopte(tmpva);
5686                 if (*pte == 0) {
5687                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5688                         return (EINVAL);
5689                 }
5690                 tmpva += PAGE_SIZE;
5691         }
5692         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5693
5694         /*
5695          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5696          * cache mode if required.
5697          */
5698         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5699                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5700                 if (*pde & PG_PS) {
5701                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5702                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5703                                 changed = TRUE;
5704                         }
5705                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5706                 } else {
5707                         pte = vtopte(tmpva);
5708                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5709                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5710                                 changed = TRUE;
5711                         }
5712                         tmpva += PAGE_SIZE;
5713                 }
5714         }
5715
5716         /*
5717          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5718          * shouldn't be, etc.
5719          */
5720         if (changed) {
5721                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5722                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5723         }
5724         return (0);
5725 }
5726
5727 /*
5728  * perform the pmap work for mincore
5729  */
5730 int
5731 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5732 {
5733         pd_entry_t pde;
5734         pt_entry_t pte;
5735         vm_paddr_t pa;
5736         int val;
5737
5738         PMAP_LOCK(pmap);
5739 retry:
5740         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5741         if (pde != 0) {
5742                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5743                         pte = pde;
5744                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5745                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5746                             PG_FRAME;
5747                         val = MINCORE_SUPER;
5748                 } else {
5749                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5750                         pa = pte & PG_FRAME;
5751                         val = 0;
5752                 }
5753         } else {
5754                 pte = 0;
5755                 pa = 0;
5756                 val = 0;
5757         }
5758         if ((pte & PG_V) != 0) {
5759                 val |= MINCORE_INCORE;
5760                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5761                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5762                 if ((pte & PG_A) != 0)
5763                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5764         }
5765         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5766             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5767             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5768                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5769                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5770                         goto retry;
5771         } else
5772                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5773         PMAP_UNLOCK(pmap);
5774         return (val);
5775 }
5776
5777 void
5778 pmap_activate(struct thread *td)
5779 {
5780         pmap_t  pmap, oldpmap;
5781         u_int   cpuid;
5782         u_int32_t  cr3;
5783
5784         critical_enter();
5785         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5786         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5787         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5788 #if defined(SMP)
5789         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5790         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5791 #else
5792         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5793         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5794 #endif
5795 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5796         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5797 #else
5798         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5799 #endif
5800         /*
5801          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5802          */
5803         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5804         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5805         critical_exit();
5806 }
5807
5808 void
5809 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5810 {
5811 }
5812
5813 /*
5814  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5815  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5816  */
5817 void
5818 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5819     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5820 {
5821         vm_offset_t superpage_offset;
5822
5823         if (size < NBPDR)
5824                 return;
5825         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5826                 offset += ptoa(object->pg_color);
5827         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5828         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5829             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5830                 return;
5831         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5832                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5833         else
5834                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5835 }
5836
5837 vm_offset_t
5838 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5839 {
5840         vm_offset_t qaddr;
5841         pt_entry_t *pte;
5842
5843         critical_enter();
5844         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5845         pte = vtopte(qaddr);
5846
5847         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5848         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5849             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5850         invlpg(qaddr);
5851
5852         return (qaddr);
5853 }
5854
5855 void
5856 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5857 {
5858         vm_offset_t qaddr;
5859         pt_entry_t *pte;
5860
5861         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5862         pte = vtopte(qaddr);
5863
5864         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5865         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5866
5867         *pte = 0;
5868         critical_exit();
5869 }
5870
5871 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5872 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5873 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5874
5875 static int
5876 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5877     vmem_addr_t *addrp)
5878 {
5879         vm_page_t m;
5880         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5881         pt_entry_t *trm_pte;
5882
5883         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5884         size = round_page(size) + trm_guard;
5885         for (;;) {
5886                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5887                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5888                         return (ENOMEM);
5889                 addr = prev_addr + size;
5890                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5891                         break;
5892         }
5893         prev_addr += trm_guard;
5894         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5895         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5896                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5897                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5898                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5899                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5900                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5901         }
5902         *addrp = prev_addr;
5903         return (0);
5904 }
5905
5906 static
5907 void pmap_init_trm(void)
5908 {
5909         vm_page_t pd_m;
5910
5911         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5912         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5913                 trm_guard = 0;
5914         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5915         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5916         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5917             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5918         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5919                 pmap_zero_page(pd_m);
5920         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5921             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5922 }
5923
5924 void *
5925 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5926 {
5927         vmem_addr_t res;
5928         int error;
5929
5930         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5931         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5932             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5933         if (error != 0)
5934                 return (NULL);
5935         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5936                 bzero((void *)res, size);
5937         return ((void *)res);
5938 }
5939
5940 void
5941 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5942 {
5943
5944         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5945 }
5946
5947 #if defined(PMAP_DEBUG)
5948 pmap_pid_dump(int pid)
5949 {
5950         pmap_t pmap;
5951         struct proc *p;
5952         int npte = 0;
5953         int index;
5954
5955         sx_slock(&allproc_lock);
5956         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5957                 if (p->p_pid != pid)
5958                         continue;
5959
5960                 if (p->p_vmspace) {
5961                         int i,j;
5962                         index = 0;
5963                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5964                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5965                                 pd_entry_t *pde;
5966                                 pt_entry_t *pte;
5967                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5968                                 
5969                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5970                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5971                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5972                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5973                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5974                                                         if (index) {
5975                                                                 index = 0;
5976                                                                 printf("\n");
5977                                                         }
5978                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5979                                                         return (npte);
5980                                                 }
5981                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5982                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5983                                                         pt_entry_t pa;
5984                                                         vm_page_t m;
5985                                                         pa = *pte;
5986                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5987                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5988                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5989                                                         npte++;
5990                                                         index++;
5991                                                         if (index >= 2) {
5992                                                                 index = 0;
5993                                                                 printf("\n");
5994                                                         } else {
5995                                                                 printf(" ");
5996                                                         }
5997                                                 }
5998                                         }
5999                                 }
6000                         }
6001                 }
6002         }
6003         sx_sunlock(&allproc_lock);
6004         return (npte);
6005 }
6006 #endif