]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFC r197070:
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/sf_buf.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmmeter.h>
125 #include <sys/sched.h>
126 #include <sys/sysctl.h>
127 #ifdef SMP
128 #include <sys/smp.h>
129 #endif
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #ifdef XBOX
153 #include <machine/xbox.h>
154 #endif
155
156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
157 #define CPU_ENABLE_SSE
158 #endif
159
160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
162 #endif
163
164 #if !defined(DIAGNOSTIC)
165 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE
168 #endif
169
170 #define PV_STATS
171 #ifdef PV_STATS
172 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
173 #else
174 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
175 #endif
176
177 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
178 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
179
180 /*
181  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
182  */
183 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
184 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
185
186 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
188 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
189 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
190 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191
192 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
193     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
194 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
195
196 struct pmap kernel_pmap_store;
197 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
198 static struct pmaplist allpmaps;
199 static struct mtx allpmaps_lock;
200
201 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
202 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
203 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
204 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
205
206 static int nkpt;
207 vm_offset_t kernel_vm_end;
208 extern u_int32_t KERNend;
209
210 #ifdef PAE
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static int pat_works;                   /* Is page attribute table sane? */
216
217 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
218
219 static int pg_ps_enabled;
220 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RD, &pg_ps_enabled, 0,
221     "Are large page mappings enabled?");
222
223 /*
224  * Data for the pv entry allocation mechanism
225  */
226 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
227 static struct md_page *pv_table;
228 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
229
230 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
231 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
232 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
233
234 /*
235  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
236  */
237 struct sysmaps {
238         struct  mtx lock;
239         pt_entry_t *CMAP1;
240         pt_entry_t *CMAP2;
241         caddr_t CADDR1;
242         caddr_t CADDR2;
243 };
244 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
245 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
246 static pt_entry_t *CMAP3;
247 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
248 static caddr_t CADDR3;
249 struct msgbuf *msgbufp = 0;
250
251 /*
252  * Crashdump maps.
253  */
254 static caddr_t crashdumpmap;
255
256 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
257 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
258 #ifdef SMP
259 static int PMAP1cpu;
260 static int PMAP1changedcpu;
261 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
262            &PMAP1changedcpu, 0,
263            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
264 #endif
265 static int PMAP1changed;
266 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
267            &PMAP1changed, 0,
268            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
269 static int PMAP1unchanged;
270 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
271            &PMAP1unchanged, 0,
272            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
273 static struct mtx PMAP2mutex;
274
275 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
276 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
277 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
278 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
279 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
280 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
281 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
282                     vm_offset_t va);
283 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
284
285 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
286 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
287     vm_prot_t prot);
288 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
289     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
290 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
291 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
292 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
293 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
294 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
295 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
296 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
297 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
298     vm_prot_t prot);
299 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
300 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
301     vm_page_t *free);
302 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
303     vm_page_t *free);
304 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
306     vm_page_t *free);
307 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
308                                         vm_offset_t va);
309 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
310 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
311     vm_page_t m);
312
313 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
314
315 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
316 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
317 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
318 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
319 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
320 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
321 #ifdef PAE
322 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
323 #endif
324
325 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
326 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
327
328 /*
329  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
330  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
331  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
332  */
333 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
334
335 /*
336  * Move the kernel virtual free pointer to the next
337  * 4MB.  This is used to help improve performance
338  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
339  * (.text, .data, .bss)
340  */
341 static vm_offset_t
342 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
343 {
344         vm_offset_t newaddr = addr;
345
346 #ifndef DISABLE_PSE
347         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
348                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
349 #endif
350         return newaddr;
351 }
352
353 /*
354  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
355  *
356  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
357  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
358  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
359  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
360  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
361  *      (physical) address starting relative to 0]
362  */
363 void
364 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
365 {
366         vm_offset_t va;
367         pt_entry_t *pte, *unused;
368         struct sysmaps *sysmaps;
369         int i;
370
371         /*
372          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
373          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
374          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
375          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
376          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
377          * in this calculation.
378          */
379         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
380         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
381
382         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
383
384         /*
385          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
386          */
387         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
388         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
389 #ifdef PAE
390         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
391 #endif
392         kernel_pmap->pm_root = NULL;
393         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
394         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
395         LIST_INIT(&allpmaps);
396         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
397         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
398         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
399         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
400         nkpt = NKPT;
401
402         /*
403          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
404          * mapping of pages.
405          */
406 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
407         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
408
409         va = virtual_avail;
410         pte = vtopte(va);
411
412         /*
413          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
414          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
415          */
416         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
417                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
418                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
419                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
420                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
421         }
422         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
423         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
424         *CMAP3 = 0;
425
426         /*
427          * Crashdump maps.
428          */
429         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
430
431         /*
432          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
433          */
434         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
435
436         /*
437          * msgbufp is used to map the system message buffer.
438          */
439         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
440
441         /*
442          * ptemap is used for pmap_pte_quick
443          */
444         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
445         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
446
447         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
448
449         virtual_avail = va;
450
451         *CMAP1 = 0;
452
453         /*
454          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
455          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
456          * mapping must not have PG_G set. 
457          */
458 #ifdef XBOX
459         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
460          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
461          * Better fixes are very welcome! */
462         if (!arch_i386_is_xbox)
463 #endif
464         for (i = 1; i < NKPT; i++)
465                 PTD[i] = 0;
466
467         /* Initialize the PAT MSR if present. */
468         pmap_init_pat();
469
470         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
471         pmap_set_pg();
472 }
473
474 /*
475  * Setup the PAT MSR.
476  */
477 void
478 pmap_init_pat(void)
479 {
480         uint64_t pat_msr;
481
482         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
483         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
484                 return;
485
486         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
487             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
488                 /*
489                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
490                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
491                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
492                  */
493                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
494                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
495                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
496                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
497                 pat_works = 1;
498         } else {
499                 /*
500                  * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
501                  * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
502                  * of UC-.
503                  *
504                  *   Intel Pentium III Processor Specification Update
505                  * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
506                  * or Mode C Paging)
507                  *
508                  *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
509                  * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
510                  */
511                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
512                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
513                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
514                 pat_works = 0;
515         }
516         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
517 }
518
519 /*
520  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
521  */
522 void
523 pmap_set_pg(void)
524 {
525         pd_entry_t pdir;
526         pt_entry_t *pte;
527         vm_offset_t va, endva;
528         int i; 
529
530         if (pgeflag == 0)
531                 return;
532
533         i = KERNLOAD/NBPDR;
534         endva = KERNBASE + KERNend;
535
536         if (pseflag) {
537                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
538                 while (va  < endva) {
539                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
540                         pdir |= pgeflag;
541                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
542                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
543                         i++;
544                         va += NBPDR;
545                 }
546         } else {
547                 va = (vm_offset_t)btext;
548                 while (va < endva) {
549                         pte = vtopte(va);
550                         if (*pte)
551                                 *pte |= pgeflag;
552                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
553                         va += PAGE_SIZE;
554                 }
555         }
556 }
557
558 /*
559  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
560  */
561 void
562 pmap_page_init(vm_page_t m)
563 {
564
565         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
566         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
567 }
568
569 #ifdef PAE
570 static void *
571 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
572 {
573
574         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
575         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
576         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
577             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
578 }
579 #endif
580
581 /*
582  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
583  * Requirements:
584  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
585  *    are ever set, PG_V in particular.
586  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
587  *    on PAE systems.  This should be ok.
588  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
589  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
590  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
591  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
592  */
593 static vm_offset_t
594 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
595 {
596         pt_entry_t *pte;
597         vm_offset_t va;
598
599         va = *head;
600         if (va == 0)
601                 return (va);    /* Out of memory */
602         pte = vtopte(va);
603         *head = *pte;
604         if (*head & PG_V)
605                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
606         *pte = 0;
607         return (va);
608 }
609
610 static void
611 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
612 {
613         pt_entry_t *pte;
614
615         if (va & PG_V)
616                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
617         pte = vtopte(va);
618         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
619         *head = va;
620 }
621
622 static void
623 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
624 {
625         int i;
626         vm_offset_t va;
627
628         *head = 0;
629         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
630                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
631                 pmap_ptelist_free(head, va);
632         }
633 }
634
635
636 /*
637  *      Initialize the pmap module.
638  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
639  *      system needs to map virtual memory.
640  */
641 void
642 pmap_init(void)
643 {
644         vm_page_t mpte;
645         vm_size_t s;
646         int i, pv_npg;
647
648         /*
649          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
650          * page table pages.
651          */ 
652         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
653                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME);
654                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
655                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
656                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
657                 mpte->pindex = i + KPTDI;
658                 mpte->phys_addr = PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME;
659         }
660
661         /*
662          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
663          * high water mark so that the system can recover from excessive
664          * numbers of pv entries.
665          */
666         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
667         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
668         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
669         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
670         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
671
672         /*
673          * Are large page mappings enabled?
674          */
675         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
676         if (pg_ps_enabled) {
677                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
678                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
679                 pagesizes[1] = NBPDR;
680         }
681
682         /*
683          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
684          */
685         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
686         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
687
688         /*
689          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
690          */
691         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
692         s = round_page(s);
693         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
694         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
695                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
696
697         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
698         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
699             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
700         if (pv_chunkbase == NULL)
701                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
702         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
703 #ifdef PAE
704         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
705             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
706             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
707         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
708 #endif
709 }
710
711
712 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
713         "Max number of PV entries");
714 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
715         "Page share factor per proc");
716
717 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
718     "2/4MB page mapping counters");
719
720 static u_long pmap_pde_demotions;
721 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
722     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
723
724 static u_long pmap_pde_mappings;
725 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
726     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
727
728 static u_long pmap_pde_p_failures;
729 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
730     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
731
732 static u_long pmap_pde_promotions;
733 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
734     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
735
736 /***************************************************
737  * Low level helper routines.....
738  ***************************************************/
739
740 /*
741  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
742  * caching mode.
743  */
744 int
745 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
746 {
747         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
748
749         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
750         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
751
752         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
753         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
754                 switch (mode) {
755                 case PAT_UNCACHEABLE:
756                 case PAT_WRITE_THROUGH:
757                 case PAT_WRITE_BACK:
758                         break;
759                 case PAT_UNCACHED:
760                 case PAT_WRITE_COMBINING:
761                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
762                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
763                         break;
764                 }
765         }
766         
767         /* Map the caching mode to a PAT index. */
768         if (pat_works) {
769                 switch (mode) {
770                 case PAT_UNCACHEABLE:
771                         pat_index = 3;
772                         break;
773                 case PAT_WRITE_THROUGH:
774                         pat_index = 1;
775                         break;
776                 case PAT_WRITE_BACK:
777                         pat_index = 0;
778                         break;
779                 case PAT_UNCACHED:
780                         pat_index = 2;
781                         break;
782                 case PAT_WRITE_COMBINING:
783                         pat_index = 5;
784                         break;
785                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
786                         pat_index = 4;
787                         break;
788                 default:
789                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
790                 }
791         } else {
792                 switch (mode) {
793                 case PAT_UNCACHED:
794                 case PAT_UNCACHEABLE:
795                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
796                         pat_index = 3;
797                         break;
798                 case PAT_WRITE_THROUGH:
799                         pat_index = 1;
800                         break;
801                 case PAT_WRITE_BACK:
802                         pat_index = 0;
803                         break;
804                 case PAT_WRITE_COMBINING:
805                         pat_index = 2;
806                         break;
807                 default:
808                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
809                 }
810         }
811
812         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
813         cache_bits = 0;
814         if (pat_index & 0x4)
815                 cache_bits |= pat_flag;
816         if (pat_index & 0x2)
817                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
818         if (pat_index & 0x1)
819                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
820         return (cache_bits);
821 }
822 #ifdef SMP
823 /*
824  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
825  *
826  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
827  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
828  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
829  * processor could cache an old, pre-update entry without being
830  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
831  * active on another processor after its pm_active field is checked by
832  * one of the following functions but before a store updating the page
833  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
834  * processor before its pm_active field is checked but due to
835  * speculative loads one of the following functions stills reads the
836  * pmap as inactive on the other processor.
837  * 
838  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
839  * immutable.  The kernel page table is always active on every
840  * processor.
841  */
842 void
843 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
844 {
845         u_int cpumask;
846         u_int other_cpus;
847
848         sched_pin();
849         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
850                 invlpg(va);
851                 smp_invlpg(va);
852         } else {
853                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
854                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
855                 if (pmap->pm_active & cpumask)
856                         invlpg(va);
857                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
858                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
859         }
860         sched_unpin();
861 }
862
863 void
864 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
865 {
866         u_int cpumask;
867         u_int other_cpus;
868         vm_offset_t addr;
869
870         sched_pin();
871         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
872                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
873                         invlpg(addr);
874                 smp_invlpg_range(sva, eva);
875         } else {
876                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
877                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
878                 if (pmap->pm_active & cpumask)
879                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
880                                 invlpg(addr);
881                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
882                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
883                             sva, eva);
884         }
885         sched_unpin();
886 }
887
888 void
889 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
890 {
891         u_int cpumask;
892         u_int other_cpus;
893
894         sched_pin();
895         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
896                 invltlb();
897                 smp_invltlb();
898         } else {
899                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
900                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
901                 if (pmap->pm_active & cpumask)
902                         invltlb();
903                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
904                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
905         }
906         sched_unpin();
907 }
908
909 void
910 pmap_invalidate_cache(void)
911 {
912
913         sched_pin();
914         wbinvd();
915         smp_cache_flush();
916         sched_unpin();
917 }
918 #else /* !SMP */
919 /*
920  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
921  * We inline these within pmap.c for speed.
922  */
923 PMAP_INLINE void
924 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
925 {
926
927         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
928                 invlpg(va);
929 }
930
931 PMAP_INLINE void
932 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
933 {
934         vm_offset_t addr;
935
936         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
937                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
938                         invlpg(addr);
939 }
940
941 PMAP_INLINE void
942 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
943 {
944
945         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
946                 invltlb();
947 }
948
949 PMAP_INLINE void
950 pmap_invalidate_cache(void)
951 {
952
953         wbinvd();
954 }
955 #endif /* !SMP */
956
957 void
958 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
959 {
960
961         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
962             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
963         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
964             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
965
966         if (cpu_feature & CPUID_SS)
967                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
968         else if (cpu_feature & CPUID_CLFSH) {
969
970                 /*
971                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
972                  * instruction to insure that previous stores are
973                  * included in the write-back.  The processor
974                  * propagates flush to other processors in the cache
975                  * coherence domain.
976                  */
977                 mfence();
978                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
979                         clflush(sva);
980                 mfence();
981         } else {
982
983                 /*
984                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
985                  * globally invalidate cache as a last resort.
986                  */
987                 pmap_invalidate_cache();
988         }
989 }
990
991 /*
992  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
993  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
994  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
995  * dependence on its continued use subject to a race condition.
996  */
997 static __inline int
998 pmap_is_current(pmap_t pmap)
999 {
1000
1001         return (pmap == kernel_pmap ||
1002                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1003             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1004 }
1005
1006 /*
1007  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1008  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1009  */
1010 pt_entry_t *
1011 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1012 {
1013         pd_entry_t newpf;
1014         pd_entry_t *pde;
1015
1016         pde = pmap_pde(pmap, va);
1017         if (*pde & PG_PS)
1018                 return (pde);
1019         if (*pde != 0) {
1020                 /* are we current address space or kernel? */
1021                 if (pmap_is_current(pmap))
1022                         return (vtopte(va));
1023                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1024                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1025                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1026                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1027                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1028                 }
1029                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1030         }
1031         return (0);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1036  * being NULL.
1037  */
1038 static __inline void
1039 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1040 {
1041
1042         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1043                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1044 }
1045
1046 static __inline void
1047 invlcaddr(void *caddr)
1048 {
1049
1050         invlpg((u_int)caddr);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1055  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1056  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1057  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1058  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1059  *
1060  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1061  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1062  */
1063 static pt_entry_t *
1064 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1065 {
1066         pd_entry_t newpf;
1067         pd_entry_t *pde;
1068
1069         pde = pmap_pde(pmap, va);
1070         if (*pde & PG_PS)
1071                 return (pde);
1072         if (*pde != 0) {
1073                 /* are we current address space or kernel? */
1074                 if (pmap_is_current(pmap))
1075                         return (vtopte(va));
1076                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1077                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1078                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1079                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1080                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1081 #ifdef SMP
1082                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1083 #endif
1084                         invlcaddr(PADDR1);
1085                         PMAP1changed++;
1086                 } else
1087 #ifdef SMP
1088                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1089                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1090                         invlcaddr(PADDR1);
1091                         PMAP1changedcpu++;
1092                 } else
1093 #endif
1094                         PMAP1unchanged++;
1095                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1096         }
1097         return (0);
1098 }
1099
1100 /*
1101  *      Routine:        pmap_extract
1102  *      Function:
1103  *              Extract the physical page address associated
1104  *              with the given map/virtual_address pair.
1105  */
1106 vm_paddr_t 
1107 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1108 {
1109         vm_paddr_t rtval;
1110         pt_entry_t *pte;
1111         pd_entry_t pde;
1112
1113         rtval = 0;
1114         PMAP_LOCK(pmap);
1115         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1116         if (pde != 0) {
1117                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1118                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1119                 else {
1120                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1121                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1122                         pmap_pte_release(pte);
1123                 }
1124         }
1125         PMAP_UNLOCK(pmap);
1126         return (rtval);
1127 }
1128
1129 /*
1130  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1131  *      Function:
1132  *              Atomically extract and hold the physical page
1133  *              with the given pmap and virtual address pair
1134  *              if that mapping permits the given protection.
1135  */
1136 vm_page_t
1137 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1138 {
1139         pd_entry_t pde;
1140         pt_entry_t pte;
1141         vm_page_t m;
1142
1143         m = NULL;
1144         vm_page_lock_queues();
1145         PMAP_LOCK(pmap);
1146         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1147         if (pde != 0) {
1148                 if (pde & PG_PS) {
1149                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1150                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1151                                     (va & PDRMASK));
1152                                 vm_page_hold(m);
1153                         }
1154                 } else {
1155                         sched_pin();
1156                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1157                         if (pte != 0 &&
1158                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1159                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1160                                 vm_page_hold(m);
1161                         }
1162                         sched_unpin();
1163                 }
1164         }
1165         vm_page_unlock_queues();
1166         PMAP_UNLOCK(pmap);
1167         return (m);
1168 }
1169
1170 /***************************************************
1171  * Low level mapping routines.....
1172  ***************************************************/
1173
1174 /*
1175  * Add a wired page to the kva.
1176  * Note: not SMP coherent.
1177  */
1178 PMAP_INLINE void 
1179 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1180 {
1181         pt_entry_t *pte;
1182
1183         pte = vtopte(va);
1184         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1185 }
1186
1187 static __inline void
1188 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1189 {
1190         pt_entry_t *pte;
1191
1192         pte = vtopte(va);
1193         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1194 }
1195
1196 /*
1197  * Remove a page from the kernel pagetables.
1198  * Note: not SMP coherent.
1199  */
1200 PMAP_INLINE void
1201 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1202 {
1203         pt_entry_t *pte;
1204
1205         pte = vtopte(va);
1206         pte_clear(pte);
1207 }
1208
1209 /*
1210  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1211  *      virtual address space.
1212  *
1213  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1214  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1215  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1216  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1217  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1218  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1219  *      region.
1220  */
1221 vm_offset_t
1222 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1223 {
1224         vm_offset_t va, sva;
1225
1226         va = sva = *virt;
1227         while (start < end) {
1228                 pmap_kenter(va, start);
1229                 va += PAGE_SIZE;
1230                 start += PAGE_SIZE;
1231         }
1232         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1233         *virt = va;
1234         return (sva);
1235 }
1236
1237
1238 /*
1239  * Add a list of wired pages to the kva
1240  * this routine is only used for temporary
1241  * kernel mappings that do not need to have
1242  * page modification or references recorded.
1243  * Note that old mappings are simply written
1244  * over.  The page *must* be wired.
1245  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1246  */
1247 void
1248 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1249 {
1250         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1251
1252         oldpte = 0;
1253         pte = vtopte(sva);
1254         endpte = pte + count;
1255         while (pte < endpte) {
1256                 oldpte |= *pte;
1257                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag |
1258                     pmap_cache_bits((*ma)->md.pat_mode, 0) | PG_RW | PG_V);
1259                 pte++;
1260                 ma++;
1261         }
1262         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1263                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1264                     PAGE_SIZE);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * This routine tears out page mappings from the
1269  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1270  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1271  */
1272 void
1273 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1274 {
1275         vm_offset_t va;
1276
1277         va = sva;
1278         while (count-- > 0) {
1279                 pmap_kremove(va);
1280                 va += PAGE_SIZE;
1281         }
1282         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1283 }
1284
1285 /***************************************************
1286  * Page table page management routines.....
1287  ***************************************************/
1288 static __inline void
1289 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1290 {
1291         vm_page_t m;
1292
1293         while (free != NULL) {
1294                 m = free;
1295                 free = m->right;
1296                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1297                 vm_page_free_toq(m);
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1303  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1304  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1305  */
1306 static __inline void
1307 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1308 {
1309
1310         if (set_PG_ZERO)
1311                 m->flags |= PG_ZERO;
1312         else
1313                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1314         m->right = *free;
1315         *free = m;
1316 }
1317
1318 /*
1319  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1320  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1321  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1322  * ordered by this virtual address range.
1323  */
1324 static void
1325 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1326 {
1327         vm_page_t root;
1328
1329         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1330         root = pmap->pm_root;
1331         if (root == NULL) {
1332                 mpte->left = NULL;
1333                 mpte->right = NULL;
1334         } else {
1335                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1336                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1337                         mpte->left = root->left;
1338                         mpte->right = root;
1339                         root->left = NULL;
1340                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1341                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1342                 else {
1343                         mpte->right = root->right;
1344                         mpte->left = root;
1345                         root->right = NULL;
1346                 }
1347         }
1348         pmap->pm_root = mpte;
1349 }
1350
1351 /*
1352  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1353  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1354  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1355  */
1356 static vm_page_t
1357 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1358 {
1359         vm_page_t mpte;
1360         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1361
1362         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1363         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1364                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1365                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1366                         mpte = NULL;
1367         }
1368         return (mpte);
1369 }
1370
1371 /*
1372  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1373  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1374  * the pmap's collection.
1375  */
1376 static void
1377 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1378 {
1379         vm_page_t root;
1380
1381         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1382         if (mpte != pmap->pm_root)
1383                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1384         if (mpte->left == NULL)
1385                 root = mpte->right;
1386         else {
1387                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1388                 root->right = mpte->right;
1389         }
1390         pmap->pm_root = root;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1395  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1396  */
1397 static __inline int
1398 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1399 {
1400
1401         --m->wire_count;
1402         if (m->wire_count == 0)
1403                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1404         else
1405                 return 0;
1406 }
1407
1408 static int 
1409 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1410 {
1411         vm_offset_t pteva;
1412
1413         /*
1414          * unmap the page table page
1415          */
1416         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1417         --pmap->pm_stats.resident_count;
1418
1419         /*
1420          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1421          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1422          * down is begun.
1423          */
1424         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1425
1426         /*
1427          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1428          * take effect immediately.
1429          */
1430         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1431         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1432
1433         /* 
1434          * Put page on a list so that it is released after
1435          * *ALL* TLB shootdown is done
1436          */
1437         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1438
1439         return 1;
1440 }
1441
1442 /*
1443  * After removing a page table entry, this routine is used to
1444  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1445  */
1446 static int
1447 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1448 {
1449         pd_entry_t ptepde;
1450         vm_page_t mpte;
1451
1452         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1453                 return 0;
1454         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1455         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1456         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1457 }
1458
1459 void
1460 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1461 {
1462
1463         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1464         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1465 #ifdef PAE
1466         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1467 #endif
1468         pmap->pm_root = NULL;
1469         pmap->pm_active = 0;
1470         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1471         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1472         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1473         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1474         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1475         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1476 }
1477
1478 /*
1479  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1480  * such as one in a vmspace structure.
1481  */
1482 int
1483 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1484 {
1485         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1486         vm_paddr_t pa;
1487         static int color;
1488         int i;
1489
1490         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1491
1492         /*
1493          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1494          * page directory table.
1495          */
1496         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1497                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1498                     NBPTD);
1499
1500                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1501                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1502                         return (0);
1503                 }
1504 #ifdef PAE
1505                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1506                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1507                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1508                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1509                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1510                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1511 #endif
1512                 pmap->pm_root = NULL;
1513         }
1514         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1515             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1516
1517         /*
1518          * allocate the page directory page(s)
1519          */
1520         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1521                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1522                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1523                     VM_ALLOC_ZERO);
1524                 if (m == NULL)
1525                         VM_WAIT;
1526                 else {
1527                         ptdpg[i++] = m;
1528                 }
1529         }
1530
1531         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1532
1533         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1534                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1535                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1536         }
1537
1538         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1539         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1540         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1541         /* Wire in kernel global address entries. */
1542         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1543
1544         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1545         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1546                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1547                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1548 #ifdef PAE
1549                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1550 #endif
1551         }
1552
1553         pmap->pm_active = 0;
1554         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1555         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1556
1557         return (1);
1558 }
1559
1560 /*
1561  * this routine is called if the page table page is not
1562  * mapped correctly.
1563  */
1564 static vm_page_t
1565 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1566 {
1567         vm_paddr_t ptepa;
1568         vm_page_t m;
1569
1570         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1571             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1572             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1573
1574         /*
1575          * Allocate a page table page.
1576          */
1577         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1578             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1579                 if (flags & M_WAITOK) {
1580                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1581                         vm_page_unlock_queues();
1582                         VM_WAIT;
1583                         vm_page_lock_queues();
1584                         PMAP_LOCK(pmap);
1585                 }
1586
1587                 /*
1588                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1589                  * page may have been allocated.
1590                  */
1591                 return (NULL);
1592         }
1593         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1594                 pmap_zero_page(m);
1595
1596         /*
1597          * Map the pagetable page into the process address space, if
1598          * it isn't already there.
1599          */
1600
1601         pmap->pm_stats.resident_count++;
1602
1603         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1604         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1605                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1606
1607         return m;
1608 }
1609
1610 static vm_page_t
1611 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1612 {
1613         unsigned ptepindex;
1614         pd_entry_t ptepa;
1615         vm_page_t m;
1616
1617         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1618             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1619             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1620
1621         /*
1622          * Calculate pagetable page index
1623          */
1624         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1625 retry:
1626         /*
1627          * Get the page directory entry
1628          */
1629         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1630
1631         /*
1632          * This supports switching from a 4MB page to a
1633          * normal 4K page.
1634          */
1635         if (ptepa & PG_PS) {
1636                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1637                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1638         }
1639
1640         /*
1641          * If the page table page is mapped, we just increment the
1642          * hold count, and activate it.
1643          */
1644         if (ptepa) {
1645                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1646                 m->wire_count++;
1647         } else {
1648                 /*
1649                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1650                  * been deallocated. 
1651                  */
1652                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1653                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1654                         goto retry;
1655         }
1656         return (m);
1657 }
1658
1659
1660 /***************************************************
1661 * Pmap allocation/deallocation routines.
1662  ***************************************************/
1663
1664 #ifdef SMP
1665 /*
1666  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1667  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1668  */
1669 static cpumask_t *lazymask;
1670 static u_int lazyptd;
1671 static volatile u_int lazywait;
1672
1673 void pmap_lazyfix_action(void);
1674
1675 void
1676 pmap_lazyfix_action(void)
1677 {
1678         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1679
1680 #ifdef COUNT_IPIS
1681         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1682 #endif
1683         if (rcr3() == lazyptd)
1684                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1685         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1686         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1687 }
1688
1689 static void
1690 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1691 {
1692
1693         if (rcr3() == lazyptd)
1694                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1695         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1696 }
1697
1698
1699 static void
1700 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1701 {
1702         cpumask_t mymask, mask;
1703         u_int spins;
1704
1705         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1706                 spins = 50000000;
1707                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1708                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1709 #ifdef PAE
1710                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1711 #else
1712                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1713 #endif
1714                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1715                 if (mask == mymask) {
1716                         lazymask = &pmap->pm_active;
1717                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1718                 } else {
1719                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1720                             (u_int)&pmap->pm_active);
1721                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1722                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1723                         while (lazywait == 0) {
1724                                 ia32_pause();
1725                                 if (--spins == 0)
1726                                         break;
1727                         }
1728                 }
1729                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1730                 if (spins == 0)
1731                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1732         }
1733 }
1734
1735 #else   /* SMP */
1736
1737 /*
1738  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1739  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1740  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1741  * means that another userland process has run.
1742  */
1743 static void
1744 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1745 {
1746         u_int cr3;
1747
1748         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1749         if (cr3 == rcr3()) {
1750                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1751                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1752         }
1753 }
1754 #endif  /* SMP */
1755
1756 /*
1757  * Release any resources held by the given physical map.
1758  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1759  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1760  */
1761 void
1762 pmap_release(pmap_t pmap)
1763 {
1764         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1765         int i;
1766
1767         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1768             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1769             pmap->pm_stats.resident_count));
1770         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1771             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1772
1773         pmap_lazyfix(pmap);
1774         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1775         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1776         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1777
1778         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1779                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1780                     PG_FRAME);
1781
1782         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1783             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1784
1785         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1786
1787         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1788                 m = ptdpg[i];
1789 #ifdef PAE
1790                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1791                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1792 #endif
1793                 m->wire_count--;
1794                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1795                 vm_page_free_zero(m);
1796         }
1797         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1798 }
1799 \f
1800 static int
1801 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1802 {
1803         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1804
1805         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1806 }
1807 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1808     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1809
1810 static int
1811 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1812 {
1813         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1814
1815         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1816 }
1817 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1818     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1819
1820 /*
1821  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1822  */
1823 void
1824 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1825 {
1826         struct pmap *pmap;
1827         vm_paddr_t ptppaddr;
1828         vm_page_t nkpg;
1829         pd_entry_t newpdir;
1830         pt_entry_t *pde;
1831
1832         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1833         if (kernel_vm_end == 0) {
1834                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1835                 nkpt = 0;
1836                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1837                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1838                         nkpt++;
1839                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1840                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1841                                 break;
1842                         }
1843                 }
1844         }
1845         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1846         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1847                 addr = kernel_map->max_offset;
1848         while (kernel_vm_end < addr) {
1849                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1850                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1851                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1852                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1853                                 break;
1854                         }
1855                         continue;
1856                 }
1857
1858                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1859                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1860                     VM_ALLOC_ZERO);
1861                 if (nkpg == NULL)
1862                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1863
1864                 nkpt++;
1865
1866                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1867                         pmap_zero_page(nkpg);
1868                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1869                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1870                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1871
1872                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1873                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1874                         pde = pmap_pde(pmap, kernel_vm_end);
1875                         pde_store(pde, newpdir);
1876                 }
1877                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1878                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1879                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1880                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1881                         break;
1882                 }
1883         }
1884 }
1885
1886
1887 /***************************************************
1888  * page management routines.
1889  ***************************************************/
1890
1891 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1892 CTASSERT(_NPCM == 11);
1893
1894 static __inline struct pv_chunk *
1895 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1896 {
1897
1898         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1899 }
1900
1901 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1902
1903 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1904 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1905
1906 static uint32_t pc_freemask[11] = {
1907         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1908         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1909         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1910         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1911 };
1912
1913 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1914         "Current number of pv entries");
1915
1916 #ifdef PV_STATS
1917 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1918
1919 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1920         "Current number of pv entry chunks");
1921 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1922         "Current number of pv entry chunks allocated");
1923 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1924         "Current number of pv entry chunks frees");
1925 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1926         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1927
1928 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1929 static int pv_entry_spare;
1930
1931 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1932         "Current number of pv entry frees");
1933 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1934         "Current number of pv entry allocs");
1935 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1936         "Current number of spare pv entries");
1937
1938 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1939
1940 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1941         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1942 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1943         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1944 #endif
1945
1946 /*
1947  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1948  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1949  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1950  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1951  */
1952 static void
1953 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1954 {
1955         struct md_page *pvh;
1956         pd_entry_t *pde;
1957         pmap_t pmap;
1958         pt_entry_t *pte, tpte;
1959         pv_entry_t next_pv, pv;
1960         vm_offset_t va;
1961         vm_page_t m, free;
1962
1963         sched_pin();
1964         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1965                 if (m->hold_count || m->busy)
1966                         continue;
1967                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1968                         va = pv->pv_va;
1969                         pmap = PV_PMAP(pv);
1970                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1971                         if (pmap > locked_pmap)
1972                                 PMAP_LOCK(pmap);
1973                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
1974                                 continue;
1975                         pmap->pm_stats.resident_count--;
1976                         pde = pmap_pde(pmap, va);
1977                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
1978                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
1979                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
1980                         tpte = pte_load_clear(pte);
1981                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
1982                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
1983                         if (tpte & PG_A)
1984                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1985                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
1986                                 vm_page_dirty(m);
1987                         free = NULL;
1988                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
1989                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1990                         pmap_free_zero_pages(free);
1991                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1992                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
1993                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1994                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
1995                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1996                         }
1997                         free_pv_entry(pmap, pv);
1998                         if (pmap != locked_pmap)
1999                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2000                 }
2001         }
2002         sched_unpin();
2003 }
2004
2005
2006 /*
2007  * free the pv_entry back to the free list
2008  */
2009 static void
2010 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2011 {
2012         vm_page_t m;
2013         struct pv_chunk *pc;
2014         int idx, field, bit;
2015
2016         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2017         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2018         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2019         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2020         pv_entry_count--;
2021         pc = pv_to_chunk(pv);
2022         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2023         field = idx / 32;
2024         bit = idx % 32;
2025         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2026         /* move to head of list */
2027         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2028         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2029                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2030                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2031                         return;
2032                 }
2033         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2034         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2035         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2036         /* entire chunk is free, return it */
2037         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2038         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2039         vm_page_unwire(m, 0);
2040         vm_page_free(m);
2041         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2042 }
2043
2044 /*
2045  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2046  * when needed.
2047  */
2048 static pv_entry_t
2049 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2050 {
2051         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2052         static struct timeval lastprint;
2053         static vm_pindex_t colour;
2054         struct vpgqueues *pq;
2055         int bit, field;
2056         pv_entry_t pv;
2057         struct pv_chunk *pc;
2058         vm_page_t m;
2059
2060         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2061         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2062         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2063         pv_entry_count++;
2064         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2065                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2066                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2067                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2068                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2069         pq = NULL;
2070 retry:
2071         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2072         if (pc != NULL) {
2073                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2074                         if (pc->pc_map[field]) {
2075                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2076                                 break;
2077                         }
2078                 }
2079                 if (field < _NPCM) {
2080                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2081                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2082                         /* If this was the last item, move it to tail */
2083                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2084                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2085                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2086                                         return (pv);    /* not full, return */
2087                                 }
2088                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2089                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2090                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2091                         return (pv);
2092                 }
2093         }
2094         /*
2095          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2096          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2097          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2098          */
2099         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2100             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2101             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2102                 if (try) {
2103                         pv_entry_count--;
2104                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2105                         return (NULL);
2106                 }
2107                 /*
2108                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2109                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2110                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2111                  */
2112                 if (pq == NULL) {
2113                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2114                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2115                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2116                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2117                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2118                 } else
2119                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2120                 pmap_collect(pmap, pq);
2121                 goto retry;
2122         }
2123         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2124         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2125         colour++;
2126         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2127         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2128         pc->pc_pmap = pmap;
2129         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2130         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2131                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2132         pv = &pc->pc_pventry[0];
2133         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2134         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2135         return (pv);
2136 }
2137
2138 static __inline pv_entry_t
2139 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2140 {
2141         pv_entry_t pv;
2142
2143         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2144         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2145                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2146                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2147                         break;
2148                 }
2149         }
2150         return (pv);
2151 }
2152
2153 static void
2154 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2155 {
2156         struct md_page *pvh;
2157         pv_entry_t pv;
2158         vm_offset_t va_last;
2159         vm_page_t m;
2160
2161         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2162         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2163             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2164
2165         /*
2166          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2167          * page's pv list.
2168          */
2169         pvh = pa_to_pvh(pa);
2170         va = trunc_4mpage(va);
2171         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2172         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2173         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2174         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2175         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2176         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2177         do {
2178                 m++;
2179                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2180                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2181                 va += PAGE_SIZE;
2182                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2183         } while (va < va_last);
2184 }
2185
2186 static void
2187 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2188 {
2189         struct md_page *pvh;
2190         pv_entry_t pv;
2191         vm_offset_t va_last;
2192         vm_page_t m;
2193
2194         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2195         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2196             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2197
2198         /*
2199          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2200          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2201          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2202          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2203          * removes one of the mappings that is being promoted.
2204          */
2205         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2206         va = trunc_4mpage(va);
2207         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2208         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2209         pvh = pa_to_pvh(pa);
2210         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2211         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2212         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2213         do {
2214                 m++;
2215                 va += PAGE_SIZE;
2216                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2217         } while (va < va_last);
2218 }
2219
2220 static void
2221 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2222 {
2223         pv_entry_t pv;
2224
2225         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2226         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2227         free_pv_entry(pmap, pv);
2228 }
2229
2230 static void
2231 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2232 {
2233         struct md_page *pvh;
2234
2235         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2236         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2237         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2238                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2239                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2240                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2241         }
2242 }
2243
2244 /*
2245  * Create a pv entry for page at pa for
2246  * (pmap, va).
2247  */
2248 static void
2249 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2250 {
2251         pv_entry_t pv;
2252
2253         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2254         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2255         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2256         pv->pv_va = va;
2257         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2258 }
2259
2260 /*
2261  * Conditionally create a pv entry.
2262  */
2263 static boolean_t
2264 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2265 {
2266         pv_entry_t pv;
2267
2268         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2269         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2270         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2271             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2272                 pv->pv_va = va;
2273                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2274                 return (TRUE);
2275         } else
2276                 return (FALSE);
2277 }
2278
2279 /*
2280  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2281  */
2282 static boolean_t
2283 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2284 {
2285         struct md_page *pvh;
2286         pv_entry_t pv;
2287
2288         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2289         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2290             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2291                 pv->pv_va = va;
2292                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2293                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2294                 return (TRUE);
2295         } else
2296                 return (FALSE);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2301  */
2302 static void
2303 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2304 {
2305         pt_entry_t *pte;
2306
2307         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2308                 *pte = newpte;  
2309                 newpte += PAGE_SIZE;
2310         }
2311 }
2312
2313 /*
2314  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2315  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2316  */
2317 static boolean_t
2318 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2319 {
2320         pd_entry_t newpde, oldpde;
2321         pmap_t allpmaps_entry;
2322         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2323         vm_paddr_t mptepa;
2324         vm_page_t free, mpte;
2325
2326         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2327         oldpde = *pde;
2328         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2329             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2330         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2331         if (mpte != NULL)
2332                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2333         else {
2334                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2335                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2336                     " is missing"));
2337
2338                 /*
2339                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2340                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2341                  * allocation of the new page table page fails.
2342                  */
2343                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2344                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2345                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2346                         free = NULL;
2347                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2348                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2349                         pmap_free_zero_pages(free);
2350                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2351                             " in pmap %p", va, pmap);
2352                         return (FALSE);
2353                 }
2354                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2355                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2356         }
2357         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2358
2359         /*
2360          * Temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2361          * address space at either PADDR1 or PADDR2.
2362          */
2363         if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2364                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2365                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2366 #ifdef SMP
2367                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2368 #endif
2369                         invlcaddr(PADDR1);
2370                         PMAP1changed++;
2371                 } else
2372 #ifdef SMP
2373                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2374                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2375                         invlcaddr(PADDR1);
2376                         PMAP1changedcpu++;
2377                 } else
2378 #endif
2379                         PMAP1unchanged++;
2380                 firstpte = PADDR1;
2381         } else {
2382                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2383                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2384                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2385                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2386                 }
2387                 firstpte = PADDR2;
2388         }
2389         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2390         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2391             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2392         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2393             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2394         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2395         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2396                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2397
2398         /*
2399          * If the page table page is new, initialize it.
2400          */
2401         if (mpte->wire_count == 1) {
2402                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2403                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2404         }
2405         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2406             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2407             " addresses"));
2408
2409         /*
2410          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2411          * entries.
2412          */ 
2413         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2414                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2415         
2416         /*
2417          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2418          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2419          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2420          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2421          * the read above and the store below. 
2422          */
2423         if (pmap == kernel_pmap) {
2424                 /*
2425                  * A harmless race exists between this loop and the bcopy()
2426                  * in pmap_pinit() that initializes the kernel segment of
2427                  * the new page table.  Specifically, that bcopy() may copy
2428                  * the new PDE from the PTD, which is first in allpmaps, to
2429                  * the new page table before this loop updates that new
2430                  * page table.
2431                  */
2432                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2433                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
2434                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
2435                         KASSERT(*pde == newpde || (*pde & PG_PTE_PROMOTE) ==
2436                             (oldpde & PG_PTE_PROMOTE),
2437                             ("pmap_demote_pde: pde was %#jx, expected %#jx",
2438                             (uintmax_t)*pde, (uintmax_t)oldpde));
2439                         pde_store(pde, newpde);
2440                 }
2441                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2442         } else
2443                 pde_store(pde, newpde); 
2444         if (firstpte == PADDR2)
2445                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2446
2447         /*
2448          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2449          */
2450         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2451
2452         /*
2453          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2454          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2455          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2456          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2457          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2458          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2459          * the 2mpage to referencing the page table page.
2460          */
2461         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2462                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2463
2464         pmap_pde_demotions++;
2465         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2466             " in pmap %p", va, pmap);
2467         return (TRUE);
2468 }
2469
2470 /*
2471  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2472  */
2473 static void
2474 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2475     vm_page_t *free)
2476 {
2477         struct md_page *pvh;
2478         pd_entry_t oldpde;
2479         vm_offset_t eva, va;
2480         vm_page_t m, mpte;
2481
2482         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2483         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2484             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2485         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2486         if (oldpde & PG_W)
2487                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2488
2489         /*
2490          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2491          * PG_G.
2492          */
2493         if (oldpde & PG_G)
2494                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2495         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2496         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2497                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2498                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2499                 eva = sva + NBPDR;
2500                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2501                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2502                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2503                                 vm_page_dirty(m);
2504                         if (oldpde & PG_A)
2505                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2506                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2507                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2508                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2509                 }
2510         }
2511         if (pmap == kernel_pmap) {
2512                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2513                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2514         } else {
2515                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2516                 if (mpte != NULL) {
2517                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2518                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2519                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2520                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2521                         mpte->wire_count = 0;
2522                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2523                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2524                 }
2525         }
2526 }
2527
2528 /*
2529  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2530  */
2531 static int
2532 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2533 {
2534         pt_entry_t oldpte;
2535         vm_page_t m;
2536
2537         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2538         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2539         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2540         if (oldpte & PG_W)
2541                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2542         /*
2543          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2544          * PG_G.
2545          */
2546         if (oldpte & PG_G)
2547                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2548         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2549         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2550                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2551                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2552                         vm_page_dirty(m);
2553                 if (oldpte & PG_A)
2554                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2555                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2556         }
2557         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Remove a single page from a process address space
2562  */
2563 static void
2564 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2565 {
2566         pt_entry_t *pte;
2567
2568         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2569         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2570         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2571         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2572                 return;
2573         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2574         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2575 }
2576
2577 /*
2578  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2579  *
2580  *      It is assumed that the start and end are properly
2581  *      rounded to the page size.
2582  */
2583 void
2584 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2585 {
2586         vm_offset_t pdnxt;
2587         pd_entry_t ptpaddr;
2588         pt_entry_t *pte;
2589         vm_page_t free = NULL;
2590         int anyvalid;
2591
2592         /*
2593          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2594          */
2595         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2596                 return;
2597
2598         anyvalid = 0;
2599
2600         vm_page_lock_queues();
2601         sched_pin();
2602         PMAP_LOCK(pmap);
2603
2604         /*
2605          * special handling of removing one page.  a very
2606          * common operation and easy to short circuit some
2607          * code.
2608          */
2609         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2610             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2611                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2612                 goto out;
2613         }
2614
2615         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2616                 unsigned pdirindex;
2617
2618                 /*
2619                  * Calculate index for next page table.
2620                  */
2621                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2622                 if (pdnxt < sva)
2623                         pdnxt = eva;
2624                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2625                         break;
2626
2627                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2628                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2629
2630                 /*
2631                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2632                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2633                  */
2634                 if (ptpaddr == 0)
2635                         continue;
2636
2637                 /*
2638                  * Check for large page.
2639                  */
2640                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2641                         /*
2642                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2643                          * demote the mapping and fall through.
2644                          */
2645                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2646                                 /*
2647                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2648                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2649                                  */
2650                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2651                                         anyvalid = 1;
2652                                 pmap_remove_pde(pmap,
2653                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2654                                 continue;
2655                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2656                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2657                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2658                                 continue;
2659                         }
2660                 }
2661
2662                 /*
2663                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2664                  * by the current page table page, or to the end of the
2665                  * range being removed.
2666                  */
2667                 if (pdnxt > eva)
2668                         pdnxt = eva;
2669
2670                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2671                     sva += PAGE_SIZE) {
2672                         if (*pte == 0)
2673                                 continue;
2674
2675                         /*
2676                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2677                          * by pmap_remove_pte().
2678                          */
2679                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2680                                 anyvalid = 1;
2681                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2682                                 break;
2683                 }
2684         }
2685 out:
2686         sched_unpin();
2687         if (anyvalid)
2688                 pmap_invalidate_all(pmap);
2689         vm_page_unlock_queues();
2690         PMAP_UNLOCK(pmap);
2691         pmap_free_zero_pages(free);
2692 }
2693
2694 /*
2695  *      Routine:        pmap_remove_all
2696  *      Function:
2697  *              Removes this physical page from
2698  *              all physical maps in which it resides.
2699  *              Reflects back modify bits to the pager.
2700  *
2701  *      Notes:
2702  *              Original versions of this routine were very
2703  *              inefficient because they iteratively called
2704  *              pmap_remove (slow...)
2705  */
2706
2707 void
2708 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2709 {
2710         struct md_page *pvh;
2711         pv_entry_t pv;
2712         pmap_t pmap;
2713         pt_entry_t *pte, tpte;
2714         pd_entry_t *pde;
2715         vm_offset_t va;
2716         vm_page_t free;
2717
2718         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2719             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2720         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2721         sched_pin();
2722         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2723         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2724                 va = pv->pv_va;
2725                 pmap = PV_PMAP(pv);
2726                 PMAP_LOCK(pmap);
2727                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2728                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2729                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2730         }
2731         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2732                 pmap = PV_PMAP(pv);
2733                 PMAP_LOCK(pmap);
2734                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2735                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2736                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2737                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2738                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2739                 tpte = pte_load_clear(pte);
2740                 if (tpte & PG_W)
2741                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2742                 if (tpte & PG_A)
2743                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2744
2745                 /*
2746                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2747                  */
2748                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2749                         vm_page_dirty(m);
2750                 free = NULL;
2751                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2752                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2753                 pmap_free_zero_pages(free);
2754                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2755                 free_pv_entry(pmap, pv);
2756                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2757         }
2758         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2759         sched_unpin();
2760 }
2761
2762 /*
2763  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2764  */
2765 static boolean_t
2766 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2767 {
2768         pd_entry_t newpde, oldpde;
2769         vm_offset_t eva, va;
2770         vm_page_t m;
2771         boolean_t anychanged;
2772
2773         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2774         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2775             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2776         anychanged = FALSE;
2777 retry:
2778         oldpde = newpde = *pde;
2779         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2780                 eva = sva + NBPDR;
2781                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2782                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2783                         /*
2784                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
2785                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
2786                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
2787                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2/4MB
2788                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
2789                          * set.
2790                          */
2791                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2792                                 vm_page_dirty(m);
2793                 }
2794         }
2795         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2796                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2797 #ifdef PAE
2798         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2799                 newpde |= pg_nx;
2800 #endif
2801         if (newpde != oldpde) {
2802                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
2803                         goto retry;
2804                 if (oldpde & PG_G)
2805                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2806                 else
2807                         anychanged = TRUE;
2808         }
2809         return (anychanged);
2810 }
2811
2812 /*
2813  *      Set the physical protection on the
2814  *      specified range of this map as requested.
2815  */
2816 void
2817 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2818 {
2819         vm_offset_t pdnxt;
2820         pd_entry_t ptpaddr;
2821         pt_entry_t *pte;
2822         int anychanged;
2823
2824         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2825                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2826                 return;
2827         }
2828
2829 #ifdef PAE
2830         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2831             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2832                 return;
2833 #else
2834         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2835                 return;
2836 #endif
2837
2838         anychanged = 0;
2839
2840         vm_page_lock_queues();
2841         sched_pin();
2842         PMAP_LOCK(pmap);
2843         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2844                 pt_entry_t obits, pbits;
2845                 unsigned pdirindex;
2846
2847                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2848                 if (pdnxt < sva)
2849                         pdnxt = eva;
2850
2851                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2852                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2853
2854                 /*
2855                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2856                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2857                  */
2858                 if (ptpaddr == 0)
2859                         continue;
2860
2861                 /*
2862                  * Check for large page.
2863                  */
2864                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2865                         /*
2866                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
2867                          * demote the mapping and fall through.
2868                          */
2869                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2870                                 /*
2871                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2872                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
2873                                  */
2874                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
2875                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
2876                                         anychanged = 1;
2877                                 continue;
2878                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2879                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2880                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2881                                 continue;
2882                         }
2883                 }
2884
2885                 if (pdnxt > eva)
2886                         pdnxt = eva;
2887
2888                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2889                     sva += PAGE_SIZE) {
2890                         vm_page_t m;
2891
2892 retry:
2893                         /*
2894                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2895                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2896                          * significant 32 bits.
2897                          */
2898                         obits = pbits = *pte;
2899                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2900                                 continue;
2901                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2902                                 m = NULL;
2903                                 if (pbits & PG_A) {
2904                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2905                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2906                                         pbits &= ~PG_A;
2907                                 }
2908                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2909                                         if (m == NULL)
2910                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2911                                         vm_page_dirty(m);
2912                                 }
2913                         }
2914
2915                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2916                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2917 #ifdef PAE
2918                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2919                                 pbits |= pg_nx;
2920 #endif
2921
2922                         if (pbits != obits) {
2923 #ifdef PAE
2924                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
2925                                         goto retry;
2926 #else
2927                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2928                                     pbits))
2929                                         goto retry;
2930 #endif
2931                                 if (obits & PG_G)
2932                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2933                                 else
2934                                         anychanged = 1;
2935                         }
2936                 }
2937         }
2938         sched_unpin();
2939         if (anychanged)
2940                 pmap_invalidate_all(pmap);
2941         vm_page_unlock_queues();
2942         PMAP_UNLOCK(pmap);
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
2947  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
2948  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
2949  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
2950  * mappings must have identical characteristics.
2951  *
2952  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
2953  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
2954  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
2955  * pmap.
2956  */
2957 static void
2958 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2959 {
2960         pd_entry_t newpde;
2961         pmap_t allpmaps_entry;
2962         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
2963         vm_offset_t oldpteva;
2964         vm_page_t mpte;
2965
2966         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2967
2968         /*
2969          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
2970          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
2971          * within a 2- or 4MB page.
2972          */
2973         firstpte = vtopte(trunc_4mpage(va));
2974 setpde:
2975         newpde = *firstpte;
2976         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
2977                 pmap_pde_p_failures++;
2978                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
2979                     " in pmap %p", va, pmap);
2980                 return;
2981         }
2982         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
2983                 pmap_pde_p_failures++;
2984                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
2985                     " in pmap %p", va, pmap);
2986                 return;
2987         }
2988         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
2989                 /*
2990                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
2991                  * a TLB invalidation.
2992                  */
2993                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
2994                     ~PG_RW))  
2995                         goto setpde;
2996                 newpde &= ~PG_RW;
2997         }
2998
2999         /* 
3000          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3001          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3002          * characteristics to the first PTE.
3003          */
3004         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3005         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3006 setpte:
3007                 oldpte = *pte;
3008                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3009                         pmap_pde_p_failures++;
3010                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3011                             " in pmap %p", va, pmap);
3012                         return;
3013                 }
3014                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3015                         /*
3016                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3017                          * without a TLB invalidation.
3018                          */
3019                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3020                             oldpte & ~PG_RW))
3021                                 goto setpte;
3022                         oldpte &= ~PG_RW;
3023                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3024                             (va & ~PDRMASK);
3025                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3026                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3027                 }
3028                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3029                         pmap_pde_p_failures++;
3030                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3031                             " in pmap %p", va, pmap);
3032                         return;
3033                 }
3034                 pa -= PAGE_SIZE;
3035         }
3036
3037         /*
3038          * Save the page table page in its current state until the PDE
3039          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3040          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3041          */
3042         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3043         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3044             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3045             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3046         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3047             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3048         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3049
3050         /*
3051          * Promote the pv entries.
3052          */
3053         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3054                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3055
3056         /*
3057          * Propagate the PAT index to its proper position.
3058          */
3059         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3060                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3061
3062         /*
3063          * Map the superpage.
3064          */
3065         if (pmap == kernel_pmap) {
3066                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3067                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
3068                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
3069                         pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3070                 }
3071                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3072         } else
3073                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3074
3075         pmap_pde_promotions++;
3076         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3077             " in pmap %p", va, pmap);
3078 }
3079
3080 /*
3081  *      Insert the given physical page (p) at
3082  *      the specified virtual address (v) in the
3083  *      target physical map with the protection requested.
3084  *
3085  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3086  *      that the related pte can not be reclaimed.
3087  *
3088  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3089  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3090  *      insert this page into the given map NOW.
3091  */
3092 void
3093 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3094     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3095 {
3096         vm_paddr_t pa;
3097         pd_entry_t *pde;
3098         pt_entry_t *pte;
3099         vm_paddr_t opa;
3100         pt_entry_t origpte, newpte;
3101         vm_page_t mpte, om;
3102         boolean_t invlva;
3103
3104         va = trunc_page(va);
3105         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3106         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3107             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va));
3108
3109         mpte = NULL;
3110
3111         vm_page_lock_queues();
3112         PMAP_LOCK(pmap);
3113         sched_pin();
3114
3115         /*
3116          * In the case that a page table page is not
3117          * resident, we are creating it here.
3118          */
3119         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3120                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3121         }
3122
3123         pde = pmap_pde(pmap, va);
3124         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3125                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3126         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3127
3128         /*
3129          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3130          */
3131         if (pte == NULL) {
3132                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3133                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3134         }
3135
3136         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3137         om = NULL;
3138         origpte = *pte;
3139         opa = origpte & PG_FRAME;
3140
3141         /*
3142          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3143          */
3144         if (origpte && (opa == pa)) {
3145                 /*
3146                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3147                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3148                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3149                  * the PT page will be also.
3150                  */
3151                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3152                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3153                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3154                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3155
3156                 /*
3157                  * Remove extra pte reference
3158                  */
3159                 if (mpte)
3160                         mpte->wire_count--;
3161
3162                 /*
3163                  * We might be turning off write access to the page,
3164                  * so we go ahead and sense modify status.
3165                  */
3166                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3167                         om = m;
3168                         pa |= PG_MANAGED;
3169                 }
3170                 goto validate;
3171         } 
3172         /*
3173          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3174          * handle validating new mapping.
3175          */
3176         if (opa) {
3177                 if (origpte & PG_W)
3178                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3179                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3180                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3181                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3182                 }
3183                 if (mpte != NULL) {
3184                         mpte->wire_count--;
3185                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3186                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3187                              " va: 0x%x", va));
3188                 }
3189         } else
3190                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3191
3192         /*
3193          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3194          */
3195         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3196                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3197                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3198                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3199                 pa |= PG_MANAGED;
3200         }
3201
3202         /*
3203          * Increment counters
3204          */
3205         if (wired)
3206                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3207
3208 validate:
3209         /*
3210          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3211          */
3212         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3213         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3214                 newpte |= PG_RW;
3215                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3216         }
3217 #ifdef PAE
3218         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3219                 newpte |= pg_nx;
3220 #endif
3221         if (wired)
3222                 newpte |= PG_W;
3223         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3224                 newpte |= PG_U;
3225         if (pmap == kernel_pmap)
3226                 newpte |= pgeflag;
3227
3228         /*
3229          * if the mapping or permission bits are different, we need
3230          * to update the pte.
3231          */
3232         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3233                 newpte |= PG_A;
3234                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3235                         newpte |= PG_M;
3236                 if (origpte & PG_V) {
3237                         invlva = FALSE;
3238                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3239                         if (origpte & PG_A) {
3240                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3241                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3242                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3243                                         invlva = TRUE;
3244 #ifdef PAE
3245                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3246                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3247                                         invlva = TRUE;
3248 #endif
3249                         }
3250                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3251                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3252                                         vm_page_dirty(om);
3253                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3254                                         invlva = TRUE;
3255                         }
3256                         if (invlva)
3257                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3258                 } else
3259                         pte_store(pte, newpte);
3260         }
3261
3262         /*
3263          * If both the page table page and the reservation are fully
3264          * populated, then attempt promotion.
3265          */
3266         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3267             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3268                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3269
3270         sched_unpin();
3271         vm_page_unlock_queues();
3272         PMAP_UNLOCK(pmap);
3273 }
3274
3275 /*
3276  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3277  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3278  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3279  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3280  */
3281 static boolean_t
3282 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3283 {
3284         pd_entry_t *pde, newpde;
3285
3286         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3287         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3288         pde = pmap_pde(pmap, va);
3289         if (*pde != 0) {
3290                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3291                     " in pmap %p", va, pmap);
3292                 return (FALSE);
3293         }
3294         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3295             PG_PS | PG_V;
3296         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3297                 newpde |= PG_MANAGED;
3298
3299                 /*
3300                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3301                  */
3302                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3303                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3304                             " in pmap %p", va, pmap);
3305                         return (FALSE);
3306                 }
3307         }
3308 #ifdef PAE
3309         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3310                 newpde |= pg_nx;
3311 #endif
3312         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3313                 newpde |= PG_U;
3314
3315         /*
3316          * Increment counters.
3317          */
3318         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3319
3320         /*
3321          * Map the superpage.
3322          */
3323         pde_store(pde, newpde);
3324
3325         pmap_pde_mappings++;
3326         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3327             " in pmap %p", va, pmap);
3328         return (TRUE);
3329 }
3330
3331 /*
3332  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3333  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3334  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3335  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3336  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3337  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3338  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3339  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3340  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3341  * corresponding offset from m_start are mapped.
3342  */
3343 void
3344 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3345     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3346 {
3347         vm_offset_t va;
3348         vm_page_t m, mpte;
3349         vm_pindex_t diff, psize;
3350
3351         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3352         psize = atop(end - start);
3353         mpte = NULL;
3354         m = m_start;
3355         PMAP_LOCK(pmap);
3356         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3357                 va = start + ptoa(diff);
3358                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3359                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3360                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3361                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3362                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3363                 else
3364                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3365                             mpte);
3366                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3367         }
3368         PMAP_UNLOCK(pmap);
3369 }
3370
3371 /*
3372  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3373  * 1. Current pmap & pmap exists.
3374  * 2. Not wired.
3375  * 3. Read access.
3376  * 4. No page table pages.
3377  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3378  */
3379
3380 void
3381 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3382 {
3383
3384         PMAP_LOCK(pmap);
3385         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3386         PMAP_UNLOCK(pmap);
3387 }
3388
3389 static vm_page_t
3390 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3391     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3392 {
3393         pt_entry_t *pte;
3394         vm_paddr_t pa;
3395         vm_page_t free;
3396
3397         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3398             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3399             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3400         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3401         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3402
3403         /*
3404          * In the case that a page table page is not
3405          * resident, we are creating it here.
3406          */
3407         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3408                 unsigned ptepindex;
3409                 pd_entry_t ptepa;
3410
3411                 /*
3412                  * Calculate pagetable page index
3413                  */
3414                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3415                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3416                         mpte->wire_count++;
3417                 } else {
3418                         /*
3419                          * Get the page directory entry
3420                          */
3421                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3422
3423                         /*
3424                          * If the page table page is mapped, we just increment
3425                          * the hold count, and activate it.
3426                          */
3427                         if (ptepa) {
3428                                 if (ptepa & PG_PS)
3429                                         return (NULL);
3430                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3431                                 mpte->wire_count++;
3432                         } else {
3433                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3434                                     M_NOWAIT);
3435                                 if (mpte == NULL)
3436                                         return (mpte);
3437                         }
3438                 }
3439         } else {
3440                 mpte = NULL;
3441         }
3442
3443         /*
3444          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3445          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3446          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3447          * But that isn't as quick as vtopte.
3448          */
3449         pte = vtopte(va);
3450         if (*pte) {
3451                 if (mpte != NULL) {
3452                         mpte->wire_count--;
3453                         mpte = NULL;
3454                 }
3455                 return (mpte);
3456         }
3457
3458         /*
3459          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3460          */
3461         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3462             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3463                 if (mpte != NULL) {
3464                         free = NULL;
3465                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3466                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3467                                 pmap_free_zero_pages(free);
3468                         }
3469                         
3470                         mpte = NULL;
3471                 }
3472                 return (mpte);
3473         }
3474
3475         /*
3476          * Increment counters
3477          */
3478         pmap->pm_stats.resident_count++;
3479
3480         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3481 #ifdef PAE
3482         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3483                 pa |= pg_nx;
3484 #endif
3485
3486         /*
3487          * Now validate mapping with RO protection
3488          */
3489         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3490                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3491         else
3492                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3493         return mpte;
3494 }
3495
3496 /*
3497  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3498  * to be used for panic dumps.
3499  */
3500 void *
3501 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3502 {
3503         vm_offset_t va;
3504
3505         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3506         pmap_kenter(va, pa);
3507         invlpg(va);
3508         return ((void *)crashdumpmap);
3509 }
3510
3511 /*
3512  * This code maps large physical mmap regions into the
3513  * processor address space.  Note that some shortcuts
3514  * are taken, but the code works.
3515  */
3516 void
3517 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3518     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3519 {
3520         pd_entry_t *pde;
3521         vm_paddr_t pa, ptepa;
3522         vm_page_t p;
3523         int pat_mode;
3524
3525         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3526         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3527             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3528         if (pseflag && 
3529             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3530                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3531                         return;
3532                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3533                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3534                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3535                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3536
3537                 /*
3538                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3539                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3540                  */
3541                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3542                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3543                         return;
3544
3545                 /*
3546                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3547                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3548                  * memory attributes.
3549                  */
3550                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3551                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3552                     pa += PAGE_SIZE) {
3553                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3554                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3555                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3556                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3557                                 return;
3558                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3559                 }
3560
3561                 /*
3562                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3563                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3564                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3565                  */
3566                 PMAP_LOCK(pmap);
3567                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3568                     size; pa += NBPDR) {
3569                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3570                         if (*pde == 0) {
3571                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3572                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3573                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3574                                     PAGE_SIZE;
3575                                 pmap_pde_mappings++;
3576                         }
3577                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3578                         addr += NBPDR;
3579                 }
3580                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3581         }
3582 }
3583
3584 /*
3585  *      Routine:        pmap_change_wiring
3586  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3587  *                      pair.
3588  *      In/out conditions:
3589  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3590  */
3591 void
3592 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3593 {
3594         pd_entry_t *pde;
3595         pt_entry_t *pte;
3596         boolean_t are_queues_locked;
3597
3598         are_queues_locked = FALSE;
3599 retry:
3600         PMAP_LOCK(pmap);
3601         pde = pmap_pde(pmap, va);
3602         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3603                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3604                         if (!are_queues_locked) {
3605                                 are_queues_locked = TRUE;
3606                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3607                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3608                                         vm_page_lock_queues();
3609                                         goto retry;
3610                                 }
3611                         }
3612                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3613                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3614                 } else
3615                         goto out;
3616         }
3617         pte = pmap_pte(pmap, va);
3618
3619         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3620                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3621         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3622                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3623
3624         /*
3625          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3626          * invalidate TLB.
3627          */
3628         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3629         pmap_pte_release(pte);
3630 out:
3631         if (are_queues_locked)
3632                 vm_page_unlock_queues();
3633         PMAP_UNLOCK(pmap);
3634 }
3635
3636
3637
3638 /*
3639  *      Copy the range specified by src_addr/len
3640  *      from the source map to the range dst_addr/len
3641  *      in the destination map.
3642  *
3643  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3644  */
3645
3646 void
3647 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3648     vm_offset_t src_addr)
3649 {
3650         vm_page_t   free;
3651         vm_offset_t addr;
3652         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3653         vm_offset_t pdnxt;
3654
3655         if (dst_addr != src_addr)
3656                 return;
3657
3658         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3659                 return;
3660
3661         vm_page_lock_queues();
3662         if (dst_pmap < src_pmap) {
3663                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3664                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3665         } else {
3666                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3667                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3668         }
3669         sched_pin();
3670         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3671                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3672                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3673                 pd_entry_t srcptepaddr;
3674                 unsigned ptepindex;
3675
3676                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3677                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3678
3679                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3680                 if (pdnxt < addr)
3681                         pdnxt = end_addr;
3682                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3683
3684                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3685                 if (srcptepaddr == 0)
3686                         continue;
3687                         
3688                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3689                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3690                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3691                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3692                             PG_PS_FRAME))) {
3693                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3694                                     ~PG_W;
3695                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3696                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3697                         }
3698                         continue;
3699                 }
3700
3701                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3702                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3703                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3704
3705                 if (pdnxt > end_addr)
3706                         pdnxt = end_addr;
3707
3708                 src_pte = vtopte(addr);
3709                 while (addr < pdnxt) {
3710                         pt_entry_t ptetemp;
3711                         ptetemp = *src_pte;
3712                         /*
3713                          * we only virtual copy managed pages
3714                          */
3715                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3716                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3717                                     M_NOWAIT);
3718                                 if (dstmpte == NULL)
3719                                         goto out;
3720                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3721                                 if (*dst_pte == 0 &&
3722                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3723                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3724                                         /*
3725                                          * Clear the wired, modified, and
3726                                          * accessed (referenced) bits
3727                                          * during the copy.
3728                                          */
3729                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3730                                             PG_A);
3731                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3732                                 } else {
3733                                         free = NULL;
3734                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3735                                             dstmpte, &free)) {
3736                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3737                                                     addr);
3738                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3739                                         }
3740                                         goto out;
3741                                 }
3742                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3743                                         break;
3744                         }
3745                         addr += PAGE_SIZE;
3746                         src_pte++;
3747                 }
3748         }
3749 out:
3750         sched_unpin();
3751         vm_page_unlock_queues();
3752         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3753         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3754 }       
3755
3756 static __inline void
3757 pagezero(void *page)
3758 {
3759 #if defined(I686_CPU)
3760         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3761 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3762                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3763                         sse2_pagezero(page);
3764                 else
3765 #endif
3766                         i686_pagezero(page);
3767         } else
3768 #endif
3769                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3770 }
3771
3772 /*
3773  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3774  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3775  */
3776 void
3777 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3778 {
3779         struct sysmaps *sysmaps;
3780
3781         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3782         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3783         if (*sysmaps->CMAP2)
3784                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3785         sched_pin();
3786         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3787             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3788         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3789         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3790         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3791         sched_unpin();
3792         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3793 }
3794
3795 /*
3796  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3797  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3798  *
3799  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3800  */
3801 void
3802 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3803 {
3804         struct sysmaps *sysmaps;
3805
3806         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3807         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3808         if (*sysmaps->CMAP2)
3809                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3810         sched_pin();
3811         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3812             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3813         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3814         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3815                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3816         else
3817                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3818         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3819         sched_unpin();
3820         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3821 }
3822
3823 /*
3824  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3825  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3826  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3827  *      outside of Giant.
3828  */
3829 void
3830 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3831 {
3832
3833         if (*CMAP3)
3834                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
3835         sched_pin();
3836         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3837             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3838         invlcaddr(CADDR3);
3839         pagezero(CADDR3);
3840         *CMAP3 = 0;
3841         sched_unpin();
3842 }
3843
3844 /*
3845  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3846  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3847  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3848  *      time.
3849  */
3850 void
3851 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3852 {
3853         struct sysmaps *sysmaps;
3854
3855         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3856         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3857         if (*sysmaps->CMAP1)
3858                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3859         if (*sysmaps->CMAP2)
3860                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3861         sched_pin();
3862         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
3863         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
3864         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
3865             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
3866         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
3867             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
3868         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3869         *sysmaps->CMAP1 = 0;
3870         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3871         sched_unpin();
3872         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3873 }
3874
3875 /*
3876  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3877  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3878  * be changed upwards or downwards in the future; it
3879  * is only necessary that true be returned for a small
3880  * subset of pmaps for proper page aging.
3881  */
3882 boolean_t
3883 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3884 {
3885         struct md_page *pvh;
3886         pv_entry_t pv;
3887         int loops = 0;
3888
3889         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3890                 return FALSE;
3891
3892         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3893         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3894                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3895                         return TRUE;
3896                 }
3897                 loops++;
3898                 if (loops >= 16)
3899                         break;
3900         }
3901         if (loops < 16) {
3902                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3903                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3904                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
3905                                 return (TRUE);
3906                         loops++;
3907                         if (loops >= 16)
3908                                 break;
3909                 }
3910         }
3911         return (FALSE);
3912 }
3913
3914 /*
3915  *      pmap_page_wired_mappings:
3916  *
3917  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3918  *      that are wired.
3919  */
3920 int
3921 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3922 {
3923         int count;
3924
3925         count = 0;
3926         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3927                 return (count);
3928         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
3929         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
3930 }
3931
3932 /*
3933  *      pmap_pvh_wired_mappings:
3934  *
3935  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
3936  */
3937 static int
3938 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
3939 {
3940         pmap_t pmap;
3941         pt_entry_t *pte;
3942         pv_entry_t pv;
3943
3944         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3945         sched_pin();
3946         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3947                 pmap = PV_PMAP(pv);
3948                 PMAP_LOCK(pmap);
3949                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3950                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3951                         count++;
3952                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3953         }
3954         sched_unpin();
3955         return (count);
3956 }
3957
3958 /*
3959  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
3960  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
3961  */
3962 boolean_t
3963 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3964 {
3965         struct md_page *pvh;
3966
3967         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
3968                 return (FALSE);
3969         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3970         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
3971                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3972                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
3973         } else
3974                 return (TRUE);
3975 }
3976
3977 /*
3978  * Remove all pages from specified address space
3979  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3980  * is special cased for current process only, but
3981  * can have the more generic (and slightly slower)
3982  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3983  * in the case of running down an entire address space.
3984  */
3985 void
3986 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3987 {
3988         pt_entry_t *pte, tpte;
3989         vm_page_t free = NULL;
3990         vm_page_t m, mpte, mt;
3991         pv_entry_t pv;
3992         struct md_page *pvh;
3993         struct pv_chunk *pc, *npc;
3994         int field, idx;
3995         int32_t bit;
3996         uint32_t inuse, bitmask;
3997         int allfree;
3998
3999         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
4000                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4001                 return;
4002         }
4003         vm_page_lock_queues();
4004         PMAP_LOCK(pmap);
4005         sched_pin();
4006         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4007                 allfree = 1;
4008                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4009                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4010                         while (inuse != 0) {
4011                                 bit = bsfl(inuse);
4012                                 bitmask = 1UL << bit;
4013                                 idx = field * 32 + bit;
4014                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4015                                 inuse &= ~bitmask;
4016
4017                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4018                                 tpte = *pte;
4019                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4020                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4021                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4022                                 }
4023
4024                                 if (tpte == 0) {
4025                                         printf(
4026                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4027                                             pte, pv->pv_va);
4028                                         panic("bad pte");
4029                                 }
4030
4031 /*
4032  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4033  */
4034                                 if (tpte & PG_W) {
4035                                         allfree = 0;
4036                                         continue;
4037                                 }
4038
4039                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4040                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4041                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4042                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4043                                     (uintmax_t)tpte));
4044
4045                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4046                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4047                                         (uintmax_t)tpte));
4048
4049                                 pte_clear(pte);
4050
4051                                 /*
4052                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4053                                  */
4054                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4055                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4056                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4057                                                         vm_page_dirty(mt);
4058                                         } else
4059                                                 vm_page_dirty(m);
4060                                 }
4061
4062                                 /* Mark free */
4063                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4064                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4065                                 pv_entry_count--;
4066                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4067                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4068                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4069                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4070                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4071                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4072                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4073                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4074                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4075                                         }
4076                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4077                                         if (mpte != NULL) {
4078                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4079                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4080                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4081                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4082                                                 mpte->wire_count = 0;
4083                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4084                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4085                                         }
4086                                 } else {
4087                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4088                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4089                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4090                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4091                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4092                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4093                                         }
4094                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4095                                 }
4096                         }
4097                 }
4098                 if (allfree) {
4099                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4100                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4101                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4102                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4103                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4104                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4105                         vm_page_unwire(m, 0);
4106                         vm_page_free(m);
4107                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4108                 }
4109         }
4110         sched_unpin();
4111         pmap_invalidate_all(pmap);
4112         vm_page_unlock_queues();
4113         PMAP_UNLOCK(pmap);
4114         pmap_free_zero_pages(free);
4115 }
4116
4117 /*
4118  *      pmap_is_modified:
4119  *
4120  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4121  *      in any physical maps.
4122  */
4123 boolean_t
4124 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4125 {
4126
4127         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4128                 return (FALSE);
4129         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4130                 return (TRUE);
4131         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4132 }
4133
4134 /*
4135  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4136  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4137  * mappings are supported.
4138  */
4139 static boolean_t
4140 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4141 {
4142         pv_entry_t pv;
4143         pt_entry_t *pte;
4144         pmap_t pmap;
4145         boolean_t rv;
4146
4147         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4148         rv = FALSE;
4149         sched_pin();
4150         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4151                 pmap = PV_PMAP(pv);
4152                 PMAP_LOCK(pmap);
4153                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4154                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4155                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4156                 if (rv)
4157                         break;
4158         }
4159         sched_unpin();
4160         return (rv);
4161 }
4162
4163 /*
4164  *      pmap_is_prefaultable:
4165  *
4166  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4167  *      for prefault.
4168  */
4169 boolean_t
4170 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4171 {
4172         pd_entry_t *pde;
4173         pt_entry_t *pte;
4174         boolean_t rv;
4175
4176         rv = FALSE;
4177         PMAP_LOCK(pmap);
4178         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4179         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4180                 pte = vtopte(addr);
4181                 rv = *pte == 0;
4182         }
4183         PMAP_UNLOCK(pmap);
4184         return (rv);
4185 }
4186
4187 /*
4188  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4189  */
4190 void
4191 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4192 {
4193         struct md_page *pvh;
4194         pv_entry_t next_pv, pv;
4195         pmap_t pmap;
4196         pd_entry_t *pde;
4197         pt_entry_t oldpte, *pte;
4198         vm_offset_t va;
4199
4200         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4201         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4202             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4203                 return;
4204         sched_pin();
4205         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4206         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4207                 va = pv->pv_va;
4208                 pmap = PV_PMAP(pv);
4209                 PMAP_LOCK(pmap);
4210                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4211                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4212                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4213                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4214         }
4215         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4216                 pmap = PV_PMAP(pv);
4217                 PMAP_LOCK(pmap);
4218                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4219                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4220                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4221                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4222 retry:
4223                 oldpte = *pte;
4224                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4225                         /*
4226                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4227                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4228                          * significant 32 bits.
4229                          */
4230                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4231                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4232                                 goto retry;
4233                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4234                                 vm_page_dirty(m);
4235                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4236                 }
4237                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4238         }
4239         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4240         sched_unpin();
4241 }
4242
4243 /*
4244  *      pmap_ts_referenced:
4245  *
4246  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4247  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4248  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4249  *      reference bits set.
4250  *
4251  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4252  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4253  *      optimal aging of shared pages.
4254  */
4255 int
4256 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4257 {
4258         struct md_page *pvh;
4259         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4260         pmap_t pmap;
4261         pd_entry_t oldpde, *pde;
4262         pt_entry_t *pte;
4263         vm_offset_t va;
4264         int rtval = 0;
4265
4266         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4267                 return (rtval);
4268         sched_pin();
4269         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4270         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4271         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4272                 va = pv->pv_va;
4273                 pmap = PV_PMAP(pv);
4274                 PMAP_LOCK(pmap);
4275                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4276                 oldpde = *pde;
4277                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4278                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4279                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4280                                         /*
4281                                          * Remove the mapping to a single page
4282                                          * so that a subsequent access may
4283                                          * repromote.  Since the underlying
4284                                          * page table page is fully populated,
4285                                          * this removal never frees a page
4286                                          * table page.
4287                                          */
4288                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4289                                             PG_PS_FRAME);
4290                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4291                                         rtval++;
4292                                         if (rtval > 4) {
4293                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4294                                                 return (rtval);
4295                                         }
4296                                 }
4297                         }
4298                 }
4299                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4300         }
4301         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4302                 pvf = pv;
4303                 do {
4304                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4305                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4306                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4307                         pmap = PV_PMAP(pv);
4308                         PMAP_LOCK(pmap);
4309                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4310                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4311                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4312                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4313                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4314                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4315                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4316                                 rtval++;
4317                                 if (rtval > 4)
4318                                         pvn = NULL;
4319                         }
4320                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4321                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4322         }
4323         sched_unpin();
4324         return (rtval);
4325 }
4326
4327 /*
4328  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4329  */
4330 void
4331 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4332 {
4333         struct md_page *pvh;
4334         pv_entry_t next_pv, pv;
4335         pmap_t pmap;
4336         pd_entry_t oldpde, *pde;
4337         pt_entry_t oldpte, *pte;
4338         vm_offset_t va;
4339
4340         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4341         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4342                 return;
4343         sched_pin();
4344         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4345         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4346                 va = pv->pv_va;
4347                 pmap = PV_PMAP(pv);
4348                 PMAP_LOCK(pmap);
4349                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4350                 oldpde = *pde;
4351                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4352                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4353                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4354                                         /*
4355                                          * Write protect the mapping to a
4356                                          * single page so that a subsequent
4357                                          * write access may repromote.
4358                                          */
4359                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4360                                             PG_PS_FRAME);
4361                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4362                                         oldpte = *pte;
4363                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4364                                                 /*
4365                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4366                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4367                                                  * significant 32 bits.
4368                                                  */
4369                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4370                                                     oldpte,
4371                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4372                                                         oldpte = *pte;
4373                                                 vm_page_dirty(m);
4374                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4375                                         }
4376                                 }
4377                         }
4378                 }
4379                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4380         }
4381         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4382                 pmap = PV_PMAP(pv);
4383                 PMAP_LOCK(pmap);
4384                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4385                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4386                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4387                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4388                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4389                         /*
4390                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4391                          * in size, PG_M is among the least significant
4392                          * 32 bits. 
4393                          */
4394                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4395                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4396                 }
4397                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4398         }
4399         sched_unpin();
4400 }
4401
4402 /*
4403  *      pmap_clear_reference:
4404  *
4405  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4406  */
4407 void
4408 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4409 {
4410         struct md_page *pvh;
4411         pv_entry_t next_pv, pv;
4412         pmap_t pmap;
4413         pd_entry_t oldpde, *pde;
4414         pt_entry_t *pte;
4415         vm_offset_t va;
4416
4417         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4418         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4419                 return;
4420         sched_pin();
4421         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4422         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4423                 va = pv->pv_va;
4424                 pmap = PV_PMAP(pv);
4425                 PMAP_LOCK(pmap);
4426                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4427                 oldpde = *pde;
4428                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4429                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4430                                 /*
4431                                  * Remove the mapping to a single page so
4432                                  * that a subsequent access may repromote.
4433                                  * Since the underlying page table page is
4434                                  * fully populated, this removal never frees
4435                                  * a page table page.
4436                                  */
4437                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4438                                     PG_PS_FRAME);
4439                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4440                         }
4441                 }
4442                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4443         }
4444         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4445                 pmap = PV_PMAP(pv);
4446                 PMAP_LOCK(pmap);
4447                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4448                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4449                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4450                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4451                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4452                         /*
4453                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4454                          * in size, PG_A is among the least significant
4455                          * 32 bits. 
4456                          */
4457                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4458                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4459                 }
4460                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4461         }
4462         sched_unpin();
4463 }
4464
4465 /*
4466  * Miscellaneous support routines follow
4467  */
4468
4469 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4470 static __inline void
4471 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4472 {
4473         u_int opte, npte;
4474
4475         /*
4476          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4477          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4478          */
4479         do {
4480                 opte = *(u_int *)pte;
4481                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4482                 npte |= cache_bits;
4483         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4484 }
4485
4486 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4487 static __inline void
4488 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4489 {
4490         u_int opde, npde;
4491
4492         /*
4493          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4494          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4495          */
4496         do {
4497                 opde = *(u_int *)pde;
4498                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4499                 npde |= cache_bits;
4500         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4501 }
4502
4503 /*
4504  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4505  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4506  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4507  * NOT real memory.
4508  */
4509 void *
4510 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4511 {
4512         vm_offset_t va, offset;
4513         vm_size_t tmpsize;
4514
4515         offset = pa & PAGE_MASK;
4516         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4517         pa = pa & PG_FRAME;
4518
4519         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4520                 va = KERNBASE + pa;
4521         else
4522                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4523         if (!va)
4524                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4525
4526         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4527                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4528         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4529         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4530         return ((void *)(va + offset));
4531 }
4532
4533 void *
4534 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4535 {
4536
4537         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4538 }
4539
4540 void *
4541 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4542 {
4543
4544         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4545 }
4546
4547 void
4548 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4549 {
4550         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4551
4552         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4553                 return;
4554         base = trunc_page(va);
4555         offset = va & PAGE_MASK;
4556         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4557         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4558                 pmap_kremove(tmpva);
4559         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4560         kmem_free(kernel_map, base, size);
4561 }
4562
4563 /*
4564  * Sets the memory attribute for the specified page.
4565  */
4566 void
4567 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4568 {
4569         struct sysmaps *sysmaps;
4570         vm_offset_t sva, eva;
4571
4572         m->md.pat_mode = ma;
4573         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4574                 return;
4575
4576         /*
4577          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4578          * See pmap_invalidate_cache_range().
4579          *
4580          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4581          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4582          * flushes the cache.
4583          */    
4584         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4585                 return;
4586
4587         /*
4588          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4589          * support self snoop, map the page transient and do
4590          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4591          * pmap_invalidate_cache_range().
4592          */
4593         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4594                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4595                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4596                 if (*sysmaps->CMAP2)
4597                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4598                 sched_pin();
4599                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4600                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4601                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4602                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4603                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4604         } else
4605                 sva = eva = 0; /* gcc */
4606         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4607         if (sva != 0) {
4608                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4609                 sched_unpin();
4610                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4611         }
4612 }
4613
4614 /*
4615  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4616  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4617  * completely contained within either the kernel map.
4618  *
4619  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4620  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4621  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4622  * there was insufficient memory available to complete the change.
4623  */
4624 int
4625 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4626 {
4627         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4628         pd_entry_t *pde;
4629         pt_entry_t *pte;
4630         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4631         boolean_t changed;
4632
4633         base = trunc_page(va);
4634         offset = va & PAGE_MASK;
4635         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4636
4637         /*
4638          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4639          */
4640         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4641                 return (EINVAL);
4642
4643         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4644         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4645         changed = FALSE;
4646
4647         /*
4648          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4649          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4650          */
4651         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4652         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4653                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4654                 if (*pde == 0) {
4655                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4656                         return (EINVAL);
4657                 }
4658                 if (*pde & PG_PS) {
4659                         /*
4660                          * If the current 2/4MB page already has
4661                          * the required memory type, then we need not
4662                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4663                          * the next 2/4MB page frame.
4664                          */
4665                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4666                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4667                                 continue;
4668                         }
4669
4670                         /*
4671                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4672                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4673                          * within the range, then we need not break
4674                          * down this page into 4KB pages.
4675                          */
4676                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4677                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4678                                 tmpva += NBPDR;
4679                                 continue;
4680                         }
4681                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4682                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4683                                 return (ENOMEM);
4684                         }
4685                 }
4686                 pte = vtopte(tmpva);
4687                 if (*pte == 0) {
4688                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4689                         return (EINVAL);
4690                 }
4691                 tmpva += PAGE_SIZE;
4692         }
4693         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4694
4695         /*
4696          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4697          * cache mode if required.
4698          */
4699         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4700                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4701                 if (*pde & PG_PS) {
4702                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4703                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4704                                 changed = TRUE;
4705                         }
4706                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4707                 } else {
4708                         pte = vtopte(tmpva);
4709                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4710                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4711                                 changed = TRUE;
4712                         }
4713                         tmpva += PAGE_SIZE;
4714                 }
4715         }
4716
4717         /*
4718          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4719          * shouldn't be, etc.
4720          */
4721         if (changed) {
4722                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4723                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4724         }
4725         return (0);
4726 }
4727
4728 /*
4729  * perform the pmap work for mincore
4730  */
4731 int
4732 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4733 {
4734         pd_entry_t *pdep;
4735         pt_entry_t *ptep, pte;
4736         vm_paddr_t pa;
4737         vm_page_t m;
4738         int val = 0;
4739         
4740         PMAP_LOCK(pmap);
4741         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4742         if (*pdep != 0) {
4743                 if (*pdep & PG_PS) {
4744                         pte = *pdep;
4745                         val = MINCORE_SUPER;
4746                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4747                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4748                             PG_FRAME;
4749                 } else {
4750                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4751                         pte = *ptep;
4752                         pmap_pte_release(ptep);
4753                         pa = pte & PG_FRAME;
4754                 }
4755         } else {
4756                 pte = 0;
4757                 pa = 0;
4758         }
4759         PMAP_UNLOCK(pmap);
4760
4761         if (pte != 0) {
4762                 val |= MINCORE_INCORE;
4763                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4764                         return val;
4765
4766                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4767
4768                 /*
4769                  * Modified by us
4770                  */
4771                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4772                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4773                 else {
4774                         /*
4775                          * Modified by someone else
4776                          */
4777                         vm_page_lock_queues();
4778                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4779                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4780                         vm_page_unlock_queues();
4781                 }
4782                 /*
4783                  * Referenced by us
4784                  */
4785                 if (pte & PG_A)
4786                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4787                 else {
4788                         /*
4789                          * Referenced by someone else
4790                          */
4791                         vm_page_lock_queues();
4792                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4793                             pmap_ts_referenced(m)) {
4794                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4795                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4796                         }
4797                         vm_page_unlock_queues();
4798                 }
4799         } 
4800         return val;
4801 }
4802
4803 void
4804 pmap_activate(struct thread *td)
4805 {
4806         pmap_t  pmap, oldpmap;
4807         u_int32_t  cr3;
4808
4809         critical_enter();
4810         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4811         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4812 #if defined(SMP)
4813         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4814         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4815 #else
4816         oldpmap->pm_active &= ~1;
4817         pmap->pm_active |= 1;
4818 #endif
4819 #ifdef PAE
4820         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4821 #else
4822         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4823 #endif
4824         /*
4825          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4826          */
4827         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4828         load_cr3(cr3);
4829         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4830         critical_exit();
4831 }
4832
4833 /*
4834  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4835  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4836  */
4837 void
4838 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4839     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4840 {
4841         vm_offset_t superpage_offset;
4842
4843         if (size < NBPDR)
4844                 return;
4845         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4846                 offset += ptoa(object->pg_color);
4847         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4848         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4849             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4850                 return;
4851         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4852                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4853         else
4854                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4855 }
4856
4857
4858 #if defined(PMAP_DEBUG)
4859 pmap_pid_dump(int pid)
4860 {
4861         pmap_t pmap;
4862         struct proc *p;
4863         int npte = 0;
4864         int index;
4865
4866         sx_slock(&allproc_lock);
4867         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4868                 if (p->p_pid != pid)
4869                         continue;
4870
4871                 if (p->p_vmspace) {
4872                         int i,j;
4873                         index = 0;
4874                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4875                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4876                                 pd_entry_t *pde;
4877                                 pt_entry_t *pte;
4878                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4879                                 
4880                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4881                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4882                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4883                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4884                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4885                                                         if (index) {
4886                                                                 index = 0;
4887                                                                 printf("\n");
4888                                                         }
4889                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4890                                                         return npte;
4891                                                 }
4892                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4893                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4894                                                         pt_entry_t pa;
4895                                                         vm_page_t m;
4896                                                         pa = *pte;
4897                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4898                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4899                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4900                                                         npte++;
4901                                                         index++;
4902                                                         if (index >= 2) {
4903                                                                 index = 0;
4904                                                                 printf("\n");
4905                                                         } else {
4906                                                                 printf(" ");
4907                                                         }
4908                                                 }
4909                                         }
4910                                 }
4911                         }
4912                 }
4913         }
4914         sx_sunlock(&allproc_lock);
4915         return npte;
4916 }
4917 #endif
4918
4919 #if defined(DEBUG)
4920
4921 static void     pads(pmap_t pm);
4922 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
4923
4924 /* print address space of pmap*/
4925 static void
4926 pads(pmap_t pm)
4927 {
4928         int i, j;
4929         vm_paddr_t va;
4930         pt_entry_t *ptep;
4931
4932         if (pm == kernel_pmap)
4933                 return;
4934         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4935                 if (pm->pm_pdir[i])
4936                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4937                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4938                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4939                                         continue;
4940                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4941                                         continue;
4942                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4943                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4944                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4945                         };
4946
4947 }
4948
4949 void
4950 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4951 {
4952         pv_entry_t pv;
4953         pmap_t pmap;
4954         vm_page_t m;
4955
4956         printf("pa %x", pa);
4957         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4958         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4959                 pmap = PV_PMAP(pv);
4960                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4961                 pads(pmap);
4962         }
4963         printf(" ");
4964 }
4965 #endif