]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Merge in changes from ^/vendor/NetBSD/tests/dist@r313245
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
156 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
157 #endif
158
159 #if !defined(DIAGNOSTIC)
160 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
161 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
162 #else
163 #define PMAP_INLINE     extern inline
164 #endif
165 #else
166 #define PMAP_INLINE
167 #endif
168
169 #ifdef PV_STATS
170 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
171 #else
172 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
173 #endif
174
175 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
176 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
177
178 /*
179  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
180  */
181 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
182 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
183
184 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
185 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
186 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
187 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
188 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189
190 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
191     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
192 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
193
194 struct pmap kernel_pmap_store;
195 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
196 static struct pmaplist allpmaps;
197 static struct mtx allpmaps_lock;
198
199 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
200 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
201 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
202 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
203
204 static int nkpt = NKPT;
205 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
206 extern u_int32_t KERNend;
207 extern u_int32_t KPTphys;
208
209 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
210 pt_entry_t pg_nx;
211 static uma_zone_t pdptzone;
212 #endif
213
214 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
215
216 static int pat_works = 1;
217 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
218     "Is page attribute table fully functional?");
219
220 static int pg_ps_enabled = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
222     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
223
224 #define PAT_INDEX_SIZE  8
225 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
226
227 /*
228  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
229  */
230 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
231 static struct pmap_preinit_mapping {
232         vm_paddr_t      pa;
233         vm_offset_t     va;
234         vm_size_t       sz;
235         int             mode;
236 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
237 static int pmap_initialized;
238
239 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
240
241 /*
242  * Data for the pv entry allocation mechanism
243  */
244 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
245 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
246 static struct md_page *pv_table;
247 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
248
249 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
250 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
251 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
252
253 /*
254  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
255  */
256 pt_entry_t *CMAP3;
257 static pd_entry_t *KPTD;
258 caddr_t ptvmmap = 0;
259 caddr_t CADDR3;
260 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
289 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
293 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
294                     vm_offset_t va);
295 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
296
297 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
298 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
299     vm_prot_t prot);
300 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
303 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
304 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
305 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
306 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
307 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
308 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
309 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
310 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
311 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
312     vm_prot_t prot);
313 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
314 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
315     struct spglist *free);
316 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
317     struct spglist *free);
318 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
319 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
320     struct spglist *free);
321 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
322                                         vm_offset_t va);
323 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
324 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
325     vm_page_t m);
326 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
327     pd_entry_t newpde);
328 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329
330 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
331
332 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
333 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
334 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
335 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
336 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
337 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
338 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
339     int wait);
340 #endif
341 static void pmap_set_pg(void);
342
343 static __inline void pagezero(void *page);
344
345 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
346 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
347
348 /*
349  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
350  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
351  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
352  */
353 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
354
355 /*
356  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
357  *
358  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
359  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
360  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
361  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
362  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
363  *      (physical) address starting relative to 0]
364  */
365 void
366 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
367 {
368         vm_offset_t va;
369         pt_entry_t *pte, *unused;
370         struct pcpu *pc;
371         int i;
372
373         /*
374          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
375          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
376          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
377          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
378          * addresses to superpage mappings.
379          */
380         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
381
382         /*
383          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
384          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
385          * address space, because locore may not have mapped every physical
386          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
387          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
388          */
389         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
390
391         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
392
393         /*
394          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
395          */
396         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
397         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
398 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
399         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
400 #endif
401         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
402         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
403
404         /*
405          * Initialize the global pv list lock.
406          */
407         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
408
409         LIST_INIT(&allpmaps);
410
411         /*
412          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
413          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
414          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
415          * being changed.
416          */
417         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
418         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
419         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
420         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
421
422         /*
423          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
424          * mapping of pages.
425          */
426 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
427         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
428
429         va = virtual_avail;
430         pte = vtopte(va);
431
432
433         /*
434          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
435          * during early boot.
436          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
437          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
438          */
439         pc = get_pcpu();
440         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
441         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
442         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
443         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
444
445         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
446
447         /*
448          * Crashdump maps.
449          */
450         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
451
452         /*
453          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
454          */
455         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
456
457         /*
458          * msgbufp is used to map the system message buffer.
459          */
460         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
461
462         /*
463          * KPTmap is used by pmap_kextract().
464          *
465          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
466          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
467          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
468          */
469         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
470
471         for (i = 0; i < NKPT; i++)
472                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
473
474         /*
475          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
476          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
477          */
478         KPTD -= KPTDI;
479         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
480
481         /*
482          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
483          * respectively.
484          */
485         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
486         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
487
488         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
489
490         virtual_avail = va;
491
492         /*
493          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
494          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
495          * mapping must not have PG_G set. 
496          */
497 #ifdef XBOX
498         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
499          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
500          * Better fixes are very welcome! */
501         if (!arch_i386_is_xbox)
502 #endif
503         for (i = 1; i < NKPT; i++)
504                 PTD[i] = 0;
505
506         /*
507          * Initialize the PAT MSR if present.
508          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
509          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
510          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
511          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
512          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
513          */
514         pmap_init_pat();
515
516         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
517         pmap_set_pg();
518 }
519
520 static void
521 pmap_init_reserved_pages(void)
522 {
523         struct pcpu *pc;
524         vm_offset_t pages;
525         int i;
526
527         CPU_FOREACH(i) {
528                 pc = pcpu_find(i);
529                 /*
530                  * Skip if the mapping has already been initialized,
531                  * i.e. this is the BSP.
532                  */
533                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
534                         continue;
535                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
536                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
537                 if (pages == 0)
538                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
539                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
540                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
541                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
542                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
543                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
544         }
545 }
546  
547 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
548
549 /*
550  * Setup the PAT MSR.
551  */
552 void
553 pmap_init_pat(void)
554 {
555         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
556         uint64_t pat_msr;
557         u_long cr0, cr4;
558         int i;
559
560         /* Set default PAT index table. */
561         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
562                 pat_table[i] = -1;
563         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
564         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
565         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
566         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
567         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
568         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
569
570         /*
571          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
572          * We assume that PAT support implies PGE.
573          */
574         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
575                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
576                         pat_index[i] = pat_table[i];
577                 pat_works = 0;
578                 return;
579         }
580
581         /*
582          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
583          * PAT entries.
584          *
585          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
586          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
587          * or Mode C Paging)
588          *
589          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
590          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
591          */
592         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
593             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
594                 pat_works = 0;
595
596         /* Initialize default PAT entries. */
597         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
598             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
599             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
600             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
601             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
602             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
603             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
604             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
605
606         if (pat_works) {
607                 /*
608                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
609                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
610                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
611                  */
612                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
613                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
614                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
615                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
616                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
617                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
618         } else {
619                 /*
620                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
621                  */
622                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
623                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
624                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
625         }
626
627         /* Disable PGE. */
628         cr4 = rcr4();
629         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
630
631         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
632         cr0 = rcr0();
633         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
634
635         /* Flushes caches and TLBs. */
636         wbinvd();
637         invltlb();
638
639         /* Update PAT and index table. */
640         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
641         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
642                 pat_index[i] = pat_table[i];
643
644         /* Flush caches and TLBs again. */
645         wbinvd();
646         invltlb();
647
648         /* Restore caches and PGE. */
649         load_cr0(cr0);
650         load_cr4(cr4);
651 }
652
653 /*
654  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
655  */
656 static void
657 pmap_set_pg(void)
658 {
659         pt_entry_t *pte;
660         vm_offset_t va, endva;
661
662         if (pgeflag == 0)
663                 return;
664
665         endva = KERNBASE + KERNend;
666
667         if (pseflag) {
668                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
669                 while (va  < endva) {
670                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
671                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
672                         va += NBPDR;
673                 }
674         } else {
675                 va = (vm_offset_t)btext;
676                 while (va < endva) {
677                         pte = vtopte(va);
678                         if (*pte)
679                                 *pte |= pgeflag;
680                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
681                         va += PAGE_SIZE;
682                 }
683         }
684 }
685
686 /*
687  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
688  */
689 void
690 pmap_page_init(vm_page_t m)
691 {
692
693         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
694         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
695 }
696
697 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
698 static void *
699 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
700 {
701
702         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
703         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
704         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
705             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
706 }
707 #endif
708
709 /*
710  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
711  * Requirements:
712  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
713  *    are ever set, PG_V in particular.
714  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
715  *    on PAE systems.  This should be ok.
716  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
717  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
718  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
719  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
720  */
721 static vm_offset_t
722 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
723 {
724         pt_entry_t *pte;
725         vm_offset_t va;
726
727         va = *head;
728         if (va == 0)
729                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
730         pte = vtopte(va);
731         *head = *pte;
732         if (*head & PG_V)
733                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
734         *pte = 0;
735         return (va);
736 }
737
738 static void
739 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
740 {
741         pt_entry_t *pte;
742
743         if (va & PG_V)
744                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
745         pte = vtopte(va);
746         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
747         *head = va;
748 }
749
750 static void
751 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
752 {
753         int i;
754         vm_offset_t va;
755
756         *head = 0;
757         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
758                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
759                 pmap_ptelist_free(head, va);
760         }
761 }
762
763
764 /*
765  *      Initialize the pmap module.
766  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
767  *      system needs to map virtual memory.
768  */
769 void
770 pmap_init(void)
771 {
772         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
773         vm_page_t mpte;
774         vm_size_t s;
775         int i, pv_npg;
776
777         /*
778          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
779          * page table pages.
780          */ 
781         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
782                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
783                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
784                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
785                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
786                 mpte->pindex = i + KPTDI;
787                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
788         }
789
790         /*
791          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
792          * high water mark so that the system can recover from excessive
793          * numbers of pv entries.
794          */
795         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
796         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
797         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
798         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
799         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
800
801         /*
802          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
803          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
804          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
805          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
806          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
807          * include at least one feature that is only supported by older Intel
808          * or newer AMD processors.
809          */
810         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
811             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
812             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
813             AMDID2_FMA4)) == 0)
814                 workaround_erratum383 = 1;
815
816         /*
817          * Are large page mappings supported and enabled?
818          */
819         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
820         if (pseflag == 0)
821                 pg_ps_enabled = 0;
822         else if (pg_ps_enabled) {
823                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
824                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
825                 pagesizes[1] = NBPDR;
826         }
827
828         /*
829          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
830          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
831          */
832         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
833             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
834
835         /*
836          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
837          */
838         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
839         s = round_page(s);
840         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
841             M_WAITOK | M_ZERO);
842         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
843                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
844
845         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
846         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
847         if (pv_chunkbase == NULL)
848                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
849         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
850 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
851         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
852             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
853             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
854         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
855 #endif
856
857         pmap_initialized = 1;
858         if (!bootverbose)
859                 return;
860         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
861                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
862                 if (ppim->va == 0)
863                         continue;
864                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
865                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
866         }
867 }
868
869
870 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
871         "Max number of PV entries");
872 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
873         "Page share factor per proc");
874
875 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
876     "2/4MB page mapping counters");
877
878 static u_long pmap_pde_demotions;
879 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
880     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
881
882 static u_long pmap_pde_mappings;
883 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
884     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
885
886 static u_long pmap_pde_p_failures;
887 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
888     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
889
890 static u_long pmap_pde_promotions;
891 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
892     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
893
894 /***************************************************
895  * Low level helper routines.....
896  ***************************************************/
897
898 /*
899  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
900  * caching mode.
901  */
902 int
903 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
904 {
905         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
906
907         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
908                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
909
910         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
911         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
912
913         /* Map the caching mode to a PAT index. */
914         pat_idx = pat_index[mode];
915
916         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
917         cache_bits = 0;
918         if (pat_idx & 0x4)
919                 cache_bits |= pat_flag;
920         if (pat_idx & 0x2)
921                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
922         if (pat_idx & 0x1)
923                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
924         return (cache_bits);
925 }
926
927 /*
928  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
929  */
930 static void
931 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
932 {
933         pd_entry_t *pde;
934         pmap_t pmap;
935         boolean_t PTD_updated;
936
937         PTD_updated = FALSE;
938         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
939         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
940                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
941                     PG_FRAME))
942                         PTD_updated = TRUE;
943                 pde = pmap_pde(pmap, va);
944                 pde_store(pde, newpde);
945         }
946         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
947         KASSERT(PTD_updated,
948             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
949 }
950
951 /*
952  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
953  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
954  * calling processor's TLB is affected.
955  *
956  * The calling thread must be pinned to a processor.
957  */
958 static void
959 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
960 {
961         u_long cr4;
962
963         if ((newpde & PG_PS) == 0)
964                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
965                 invlpg(va);
966         else if ((newpde & PG_G) == 0)
967                 /*
968                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
969                  * because there are too many to flush individually.
970                  */
971                 invltlb();
972         else {
973                 /*
974                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
975                  * including any global (PG_G) mappings.
976                  */
977                 cr4 = rcr4();
978                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
979                 /*
980                  * Although preemption at this point could be detrimental to
981                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
982                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
983                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
984                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
985                  */
986                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
987         }
988 }
989
990 void
991 invltlb_glob(void)
992 {
993         uint64_t cr4;
994
995         if (pgeflag == 0) {
996                 invltlb();
997         } else {
998                 cr4 = rcr4();
999                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1000                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1001         }
1002 }
1003
1004
1005 #ifdef SMP
1006 /*
1007  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1008  *
1009  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1010  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1011  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1012  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1013  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1014  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1015  * one of the following functions but before a store updating the page
1016  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1017  * processor before its pm_active field is checked but due to
1018  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1019  * pmap as inactive on the other processor.
1020  * 
1021  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1022  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1023  * processor.
1024  */
1025 void
1026 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1027 {
1028         cpuset_t *mask, other_cpus;
1029         u_int cpuid;
1030
1031         sched_pin();
1032         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1033                 invlpg(va);
1034                 mask = &all_cpus;
1035         } else {
1036                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1037                 other_cpus = all_cpus;
1038                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1039                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1040                         invlpg(va);
1041                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1042                 mask = &other_cpus;
1043         }
1044         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1045         sched_unpin();
1046 }
1047
1048 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1049 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1050
1051 void
1052 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1053 {
1054         cpuset_t *mask, other_cpus;
1055         vm_offset_t addr;
1056         u_int cpuid;
1057
1058         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1059                 pmap_invalidate_all(pmap);
1060                 return;
1061         }
1062
1063         sched_pin();
1064         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1065                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1066                         invlpg(addr);
1067                 mask = &all_cpus;
1068         } else {
1069                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1070                 other_cpus = all_cpus;
1071                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1072                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1073                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1074                                 invlpg(addr);
1075                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1076                 mask = &other_cpus;
1077         }
1078         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1079         sched_unpin();
1080 }
1081
1082 void
1083 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1084 {
1085         cpuset_t *mask, other_cpus;
1086         u_int cpuid;
1087
1088         sched_pin();
1089         if (pmap == kernel_pmap) {
1090                 invltlb_glob();
1091                 mask = &all_cpus;
1092         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1093                 invltlb();
1094                 mask = &all_cpus;
1095         } else {
1096                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1097                 other_cpus = all_cpus;
1098                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1099                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1100                         invltlb();
1101                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1102                 mask = &other_cpus;
1103         }
1104         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1105         sched_unpin();
1106 }
1107
1108 void
1109 pmap_invalidate_cache(void)
1110 {
1111
1112         sched_pin();
1113         wbinvd();
1114         smp_cache_flush();
1115         sched_unpin();
1116 }
1117
1118 struct pde_action {
1119         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1120         vm_offset_t va;
1121         pd_entry_t *pde;
1122         pd_entry_t newpde;
1123         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1124 };
1125
1126 static void
1127 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1128 {
1129         struct pde_action *act = arg;
1130         pd_entry_t *pde;
1131         pmap_t pmap;
1132
1133         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1134
1135                 /*
1136                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1137                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1138                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1139                  */
1140                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1141                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1142                         pde_store(pde, act->newpde);
1143                 }
1144         }
1145 }
1146
1147 static void
1148 pmap_update_pde_user(void *arg)
1149 {
1150         struct pde_action *act = arg;
1151
1152         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1153                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1154 }
1155
1156 static void
1157 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1158 {
1159         struct pde_action *act = arg;
1160
1161         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1162                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1167  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1168  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1169  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1170  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1171  * hardware error.
1172  */
1173 static void
1174 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1175 {
1176         struct pde_action act;
1177         cpuset_t active, other_cpus;
1178         u_int cpuid;
1179
1180         sched_pin();
1181         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1182         other_cpus = all_cpus;
1183         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1184         if (pmap == kernel_pmap)
1185                 active = all_cpus;
1186         else
1187                 active = pmap->pm_active;
1188         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1189                 act.store = cpuid;
1190                 act.invalidate = active;
1191                 act.va = va;
1192                 act.pde = pde;
1193                 act.newpde = newpde;
1194                 CPU_SET(cpuid, &active);
1195                 smp_rendezvous_cpus(active,
1196                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1197                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1198                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1199         } else {
1200                 if (pmap == kernel_pmap)
1201                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1202                 else
1203                         pde_store(pde, newpde);
1204                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1205                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1206         }
1207         sched_unpin();
1208 }
1209 #else /* !SMP */
1210 /*
1211  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1212  * We inline these within pmap.c for speed.
1213  */
1214 PMAP_INLINE void
1215 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1216 {
1217
1218         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1219                 invlpg(va);
1220 }
1221
1222 PMAP_INLINE void
1223 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1224 {
1225         vm_offset_t addr;
1226
1227         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1228                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1229                         invlpg(addr);
1230 }
1231
1232 PMAP_INLINE void
1233 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1234 {
1235
1236         if (pmap == kernel_pmap)
1237                 invltlb_glob();
1238         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1239                 invltlb();
1240 }
1241
1242 PMAP_INLINE void
1243 pmap_invalidate_cache(void)
1244 {
1245
1246         wbinvd();
1247 }
1248
1249 static void
1250 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1251 {
1252
1253         if (pmap == kernel_pmap)
1254                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1255         else
1256                 pde_store(pde, newpde);
1257         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1258                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1259 }
1260 #endif /* !SMP */
1261
1262 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1263
1264 void
1265 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1266 {
1267
1268         if (force) {
1269                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1270         } else {
1271                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1272                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1273                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1274                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1275         }
1276
1277         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1278                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1279         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1280             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1281 #ifdef DEV_APIC
1282                 /*
1283                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1284                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1285                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1286                  * don't need to flush for that range anyway.
1287                  */
1288                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1289                         return;
1290 #endif
1291                 /*
1292                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1293                  * instruction to insure that previous stores are
1294                  * included in the write-back.  The processor
1295                  * propagates flush to other processors in the cache
1296                  * coherence domain.
1297                  */
1298                 sfence();
1299                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1300                         clflushopt(sva);
1301                 sfence();
1302         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1303             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1304 #ifdef DEV_APIC
1305                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1306                         return;
1307 #endif
1308                 /*
1309                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1310                  */
1311                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1312                         mfence();
1313                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1314                         clflush(sva);
1315                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1316                         mfence();
1317         } else {
1318
1319                 /*
1320                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1321                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1322                  * Globally invalidate cache.
1323                  */
1324                 pmap_invalidate_cache();
1325         }
1326 }
1327
1328 void
1329 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1330 {
1331         int i;
1332
1333         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1334             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1335                 pmap_invalidate_cache();
1336         } else {
1337                 for (i = 0; i < count; i++)
1338                         pmap_flush_page(pages[i]);
1339         }
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Are we current address space or kernel?
1344  */
1345 static __inline int
1346 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1347 {
1348
1349         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1350             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1351 }
1352
1353 /*
1354  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1355  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1356  */
1357 pt_entry_t *
1358 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1359 {
1360         pd_entry_t newpf;
1361         pd_entry_t *pde;
1362
1363         pde = pmap_pde(pmap, va);
1364         if (*pde & PG_PS)
1365                 return (pde);
1366         if (*pde != 0) {
1367                 /* are we current address space or kernel? */
1368                 if (pmap_is_current(pmap))
1369                         return (vtopte(va));
1370                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1371                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1372                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1373                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1374                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1375                 }
1376                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1377         }
1378         return (NULL);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1383  * being NULL.
1384  */
1385 static __inline void
1386 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1387 {
1388
1389         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1390                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1395  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1396  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1397  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1398  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1399  */
1400 static __inline void
1401 invlcaddr(void *caddr)
1402 {
1403
1404         invlpg((u_int)caddr);
1405 }
1406
1407 /*
1408  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1409  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1410  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1411  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1412  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1413  *
1414  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1415  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1416  */
1417 static pt_entry_t *
1418 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1419 {
1420         pd_entry_t newpf;
1421         pd_entry_t *pde;
1422
1423         pde = pmap_pde(pmap, va);
1424         if (*pde & PG_PS)
1425                 return (pde);
1426         if (*pde != 0) {
1427                 /* are we current address space or kernel? */
1428                 if (pmap_is_current(pmap))
1429                         return (vtopte(va));
1430                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1431                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1432                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1433                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1434                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1435 #ifdef SMP
1436                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1437 #endif
1438                         invlcaddr(PADDR1);
1439                         PMAP1changed++;
1440                 } else
1441 #ifdef SMP
1442                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1443                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1444                         invlcaddr(PADDR1);
1445                         PMAP1changedcpu++;
1446                 } else
1447 #endif
1448                         PMAP1unchanged++;
1449                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1450         }
1451         return (0);
1452 }
1453
1454 /*
1455  *      Routine:        pmap_extract
1456  *      Function:
1457  *              Extract the physical page address associated
1458  *              with the given map/virtual_address pair.
1459  */
1460 vm_paddr_t 
1461 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1462 {
1463         vm_paddr_t rtval;
1464         pt_entry_t *pte;
1465         pd_entry_t pde;
1466
1467         rtval = 0;
1468         PMAP_LOCK(pmap);
1469         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1470         if (pde != 0) {
1471                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1472                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1473                 else {
1474                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1475                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1476                         pmap_pte_release(pte);
1477                 }
1478         }
1479         PMAP_UNLOCK(pmap);
1480         return (rtval);
1481 }
1482
1483 /*
1484  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1485  *      Function:
1486  *              Atomically extract and hold the physical page
1487  *              with the given pmap and virtual address pair
1488  *              if that mapping permits the given protection.
1489  */
1490 vm_page_t
1491 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1492 {
1493         pd_entry_t pde;
1494         pt_entry_t pte, *ptep;
1495         vm_page_t m;
1496         vm_paddr_t pa;
1497
1498         pa = 0;
1499         m = NULL;
1500         PMAP_LOCK(pmap);
1501 retry:
1502         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1503         if (pde != 0) {
1504                 if (pde & PG_PS) {
1505                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1506                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1507                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1508                                         goto retry;
1509                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1510                                     (va & PDRMASK));
1511                                 vm_page_hold(m);
1512                         }
1513                 } else {
1514                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1515                         pte = *ptep;
1516                         pmap_pte_release(ptep);
1517                         if (pte != 0 &&
1518                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1519                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1520                                     &pa))
1521                                         goto retry;
1522                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1523                                 vm_page_hold(m);
1524                         }
1525                 }
1526         }
1527         PA_UNLOCK_COND(pa);
1528         PMAP_UNLOCK(pmap);
1529         return (m);
1530 }
1531
1532 /***************************************************
1533  * Low level mapping routines.....
1534  ***************************************************/
1535
1536 /*
1537  * Add a wired page to the kva.
1538  * Note: not SMP coherent.
1539  *
1540  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1541  */
1542 PMAP_INLINE void 
1543 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1544 {
1545         pt_entry_t *pte;
1546
1547         pte = vtopte(va);
1548         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1549 }
1550
1551 static __inline void
1552 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1553 {
1554         pt_entry_t *pte;
1555
1556         pte = vtopte(va);
1557         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Remove a page from the kernel pagetables.
1562  * Note: not SMP coherent.
1563  *
1564  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1565  */
1566 PMAP_INLINE void
1567 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1568 {
1569         pt_entry_t *pte;
1570
1571         pte = vtopte(va);
1572         pte_clear(pte);
1573 }
1574
1575 /*
1576  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1577  *      virtual address space.
1578  *
1579  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1580  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1581  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1582  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1583  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1584  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1585  *      region.
1586  */
1587 vm_offset_t
1588 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1589 {
1590         vm_offset_t va, sva;
1591         vm_paddr_t superpage_offset;
1592         pd_entry_t newpde;
1593
1594         va = *virt;
1595         /*
1596          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1597          * least one superpage mapping to be created?
1598          */ 
1599         superpage_offset = start & PDRMASK;
1600         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1601                 /*
1602                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1603                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1604                  */
1605                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1606                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1607                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1608                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1609         }
1610         sva = va;
1611         while (start < end) {
1612                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1613                     pseflag) {
1614                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1615                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1616                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1617                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1618                         va += NBPDR;
1619                         start += NBPDR;
1620                 } else {
1621                         pmap_kenter(va, start);
1622                         va += PAGE_SIZE;
1623                         start += PAGE_SIZE;
1624                 }
1625         }
1626         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1627         *virt = va;
1628         return (sva);
1629 }
1630
1631
1632 /*
1633  * Add a list of wired pages to the kva
1634  * this routine is only used for temporary
1635  * kernel mappings that do not need to have
1636  * page modification or references recorded.
1637  * Note that old mappings are simply written
1638  * over.  The page *must* be wired.
1639  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1640  */
1641 void
1642 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1643 {
1644         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1645         vm_page_t m;
1646
1647         oldpte = 0;
1648         pte = vtopte(sva);
1649         endpte = pte + count;
1650         while (pte < endpte) {
1651                 m = *ma++;
1652                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1653                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1654                         oldpte |= *pte;
1655                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1656                 }
1657                 pte++;
1658         }
1659         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1660                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1661                     PAGE_SIZE);
1662 }
1663
1664 /*
1665  * This routine tears out page mappings from the
1666  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1667  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1668  */
1669 void
1670 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1671 {
1672         vm_offset_t va;
1673
1674         va = sva;
1675         while (count-- > 0) {
1676                 pmap_kremove(va);
1677                 va += PAGE_SIZE;
1678         }
1679         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1680 }
1681
1682 /***************************************************
1683  * Page table page management routines.....
1684  ***************************************************/
1685 static __inline void
1686 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1687 {
1688         vm_page_t m;
1689
1690         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1691                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1692                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1693                 vm_page_free_toq(m);
1694         }
1695 }
1696
1697 /*
1698  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1699  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1700  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1701  */
1702 static __inline void
1703 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1704     boolean_t set_PG_ZERO)
1705 {
1706
1707         if (set_PG_ZERO)
1708                 m->flags |= PG_ZERO;
1709         else
1710                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1711         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1716  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1717  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1718  * ordered by this virtual address range.
1719  */
1720 static __inline int
1721 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1722 {
1723
1724         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1725         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1730  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1731  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1732  * specified virtual address.
1733  */
1734 static __inline vm_page_t
1735 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1736 {
1737
1738         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1739         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1744  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1745  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1746  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1747  */
1748 static inline boolean_t
1749 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1750 {
1751
1752         --m->wire_count;
1753         if (m->wire_count == 0) {
1754                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1755                 return (TRUE);
1756         } else
1757                 return (FALSE);
1758 }
1759
1760 static void
1761 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1762 {
1763         vm_offset_t pteva;
1764
1765         /*
1766          * unmap the page table page
1767          */
1768         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1769         --pmap->pm_stats.resident_count;
1770
1771         /*
1772          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1773          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1774          * down is begun.
1775          */
1776         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1777
1778         /*
1779          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1780          * take effect immediately.
1781          */
1782         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1783         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1784
1785         /* 
1786          * Put page on a list so that it is released after
1787          * *ALL* TLB shootdown is done
1788          */
1789         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1790 }
1791
1792 /*
1793  * After removing a page table entry, this routine is used to
1794  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1795  */
1796 static int
1797 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1798 {
1799         pd_entry_t ptepde;
1800         vm_page_t mpte;
1801
1802         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1803                 return (0);
1804         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1805         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1806         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1807 }
1808
1809 /*
1810  * Initialize the pmap for the swapper process.
1811  */
1812 void
1813 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1814 {
1815
1816         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1817         /*
1818          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1819          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1820          * not need to be inserted into that list.
1821          */
1822         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1823 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1824         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1825 #endif
1826         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1827         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1828         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1829         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1830         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1835  * such as one in a vmspace structure.
1836  */
1837 int
1838 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1839 {
1840         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1841         vm_paddr_t pa;
1842         int i;
1843
1844         /*
1845          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1846          * page directory table.
1847          */
1848         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1849                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1850                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1851                         return (0);
1852 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1853                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1854                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1855                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1856                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1857                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1858                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1859 #endif
1860                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1861         }
1862         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1863             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1864
1865         /*
1866          * allocate the page directory page(s)
1867          */
1868         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1869                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1870                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1871                 if (m == NULL)
1872                         VM_WAIT;
1873                 else {
1874                         ptdpg[i++] = m;
1875                 }
1876         }
1877
1878         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1879
1880         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1881                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1882                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1883
1884         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1885         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1886         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1887         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1888         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1889
1890         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1891         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1892                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1893                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1894 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1895                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1896 #endif
1897         }
1898
1899         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1900         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1901         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1902
1903         return (1);
1904 }
1905
1906 /*
1907  * this routine is called if the page table page is not
1908  * mapped correctly.
1909  */
1910 static vm_page_t
1911 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1912 {
1913         vm_paddr_t ptepa;
1914         vm_page_t m;
1915
1916         /*
1917          * Allocate a page table page.
1918          */
1919         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1920             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1921                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1922                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1923                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1924                         VM_WAIT;
1925                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1926                         PMAP_LOCK(pmap);
1927                 }
1928
1929                 /*
1930                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1931                  * page may have been allocated.
1932                  */
1933                 return (NULL);
1934         }
1935         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1936                 pmap_zero_page(m);
1937
1938         /*
1939          * Map the pagetable page into the process address space, if
1940          * it isn't already there.
1941          */
1942
1943         pmap->pm_stats.resident_count++;
1944
1945         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1946         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1947                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1948
1949         return (m);
1950 }
1951
1952 static vm_page_t
1953 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1954 {
1955         u_int ptepindex;
1956         pd_entry_t ptepa;
1957         vm_page_t m;
1958
1959         /*
1960          * Calculate pagetable page index
1961          */
1962         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1963 retry:
1964         /*
1965          * Get the page directory entry
1966          */
1967         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1968
1969         /*
1970          * This supports switching from a 4MB page to a
1971          * normal 4K page.
1972          */
1973         if (ptepa & PG_PS) {
1974                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1975                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1976         }
1977
1978         /*
1979          * If the page table page is mapped, we just increment the
1980          * hold count, and activate it.
1981          */
1982         if (ptepa) {
1983                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1984                 m->wire_count++;
1985         } else {
1986                 /*
1987                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1988                  * been deallocated. 
1989                  */
1990                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1991                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1992                         goto retry;
1993         }
1994         return (m);
1995 }
1996
1997
1998 /***************************************************
1999 * Pmap allocation/deallocation routines.
2000  ***************************************************/
2001
2002 /*
2003  * Release any resources held by the given physical map.
2004  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2005  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2006  */
2007 void
2008 pmap_release(pmap_t pmap)
2009 {
2010         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2011         int i;
2012
2013         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2014             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2015             pmap->pm_stats.resident_count));
2016         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2017             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2018         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2019             ("releasing active pmap %p", pmap));
2020
2021         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2022         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2023         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2024
2025         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2026                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2027                     PG_FRAME);
2028
2029         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2030             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2031
2032         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2033
2034         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2035                 m = ptdpg[i];
2036 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2037                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2038                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2039 #endif
2040                 m->wire_count--;
2041                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2042                 vm_page_free_zero(m);
2043         }
2044 }
2045 \f
2046 static int
2047 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2048 {
2049         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2050
2051         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2052 }
2053 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2054     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2055
2056 static int
2057 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2058 {
2059         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2060
2061         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2062 }
2063 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2064     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2065
2066 /*
2067  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2068  */
2069 void
2070 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2071 {
2072         vm_paddr_t ptppaddr;
2073         vm_page_t nkpg;
2074         pd_entry_t newpdir;
2075
2076         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2077         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2078         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2079                 addr = kernel_map->max_offset;
2080         while (kernel_vm_end < addr) {
2081                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2082                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2083                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2084                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2085                                 break;
2086                         }
2087                         continue;
2088                 }
2089
2090                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2091                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2092                     VM_ALLOC_ZERO);
2093                 if (nkpg == NULL)
2094                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2095
2096                 nkpt++;
2097
2098                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2099                         pmap_zero_page(nkpg);
2100                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2101                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2102                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2103
2104                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2105                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2106                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2107                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2108                         break;
2109                 }
2110         }
2111 }
2112
2113
2114 /***************************************************
2115  * page management routines.
2116  ***************************************************/
2117
2118 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2119 CTASSERT(_NPCM == 11);
2120 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2121
2122 static __inline struct pv_chunk *
2123 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2124 {
2125
2126         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2127 }
2128
2129 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2130
2131 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2132 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2133
2134 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2135         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2136         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2137         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2138         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2139 };
2140
2141 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2142         "Current number of pv entries");
2143
2144 #ifdef PV_STATS
2145 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2146
2147 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2148         "Current number of pv entry chunks");
2149 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2150         "Current number of pv entry chunks allocated");
2151 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2152         "Current number of pv entry chunks frees");
2153 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2154         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2155
2156 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2157 static int pv_entry_spare;
2158
2159 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2160         "Current number of pv entry frees");
2161 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2162         "Current number of pv entry allocs");
2163 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2164         "Current number of spare pv entries");
2165 #endif
2166
2167 /*
2168  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2169  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2170  * another pv entry chunk.
2171  */
2172 static vm_page_t
2173 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2174 {
2175         struct pch newtail;
2176         struct pv_chunk *pc;
2177         struct md_page *pvh;
2178         pd_entry_t *pde;
2179         pmap_t pmap;
2180         pt_entry_t *pte, tpte;
2181         pv_entry_t pv;
2182         vm_offset_t va;
2183         vm_page_t m, m_pc;
2184         struct spglist free;
2185         uint32_t inuse;
2186         int bit, field, freed;
2187
2188         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2189         pmap = NULL;
2190         m_pc = NULL;
2191         SLIST_INIT(&free);
2192         TAILQ_INIT(&newtail);
2193         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2194             SLIST_EMPTY(&free))) {
2195                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2196                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2197                         if (pmap != NULL) {
2198                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2199                                 if (pmap != locked_pmap)
2200                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2201                         }
2202                         pmap = pc->pc_pmap;
2203                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2204                         if (pmap > locked_pmap)
2205                                 PMAP_LOCK(pmap);
2206                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2207                                 pmap = NULL;
2208                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2209                                 continue;
2210                         }
2211                 }
2212
2213                 /*
2214                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2215                  */
2216                 freed = 0;
2217                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2218                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2219                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2220                                 bit = bsfl(inuse);
2221                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2222                                 va = pv->pv_va;
2223                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2224                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2225                                         continue;
2226                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2227                                 tpte = *pte;
2228                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2229                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2230                                 pmap_pte_release(pte);
2231                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2232                                         continue;
2233                                 KASSERT(tpte != 0,
2234                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2235                                     pmap, va));
2236                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2237                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2238                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2239                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2240                                         vm_page_dirty(m);
2241                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2242                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2243                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2244                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2245                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2246                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2247                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2248                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2249                                                     PGA_WRITEABLE);
2250                                         }
2251                                 }
2252                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2253                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2254                                 freed++;
2255                         }
2256                 }
2257                 if (freed == 0) {
2258                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2259                         continue;
2260                 }
2261                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2262                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2263                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2264                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2265                 pv_entry_count -= freed;
2266                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2267                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2268                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2269                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2270                                     pc_list);
2271                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2272
2273                                 /*
2274                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2275                                  * sufficient.
2276                                  */
2277                                 if (pmap == locked_pmap)
2278                                         goto out;
2279                                 break;
2280                         }
2281                 if (field == _NPCM) {
2282                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2283                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2284                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2285                         /* Entire chunk is free; return it. */
2286                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2287                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2288                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2289                         break;
2290                 }
2291         }
2292 out:
2293         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2294         if (pmap != NULL) {
2295                 pmap_invalidate_all(pmap);
2296                 if (pmap != locked_pmap)
2297                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2298         }
2299         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2300                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2301                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2302                 /* Recycle a freed page table page. */
2303                 m_pc->wire_count = 1;
2304                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2305         }
2306         pmap_free_zero_pages(&free);
2307         return (m_pc);
2308 }
2309
2310 /*
2311  * free the pv_entry back to the free list
2312  */
2313 static void
2314 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2315 {
2316         struct pv_chunk *pc;
2317         int idx, field, bit;
2318
2319         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2320         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2321         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2322         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2323         pv_entry_count--;
2324         pc = pv_to_chunk(pv);
2325         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2326         field = idx / 32;
2327         bit = idx % 32;
2328         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2329         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2330                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2331                         /*
2332                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2333                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2334                          */
2335                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2336                             pc)) {
2337                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2338                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2339                                     pc_list);
2340                         }
2341                         return;
2342                 }
2343         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2344         free_pv_chunk(pc);
2345 }
2346
2347 static void
2348 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2349 {
2350         vm_page_t m;
2351
2352         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2353         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2354         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2355         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2356         /* entire chunk is free, return it */
2357         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2358         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2359         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2360         vm_page_free(m);
2361         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2362 }
2363
2364 /*
2365  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2366  * when needed.
2367  */
2368 static pv_entry_t
2369 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2370 {
2371         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2372         static struct timeval lastprint;
2373         int bit, field;
2374         pv_entry_t pv;
2375         struct pv_chunk *pc;
2376         vm_page_t m;
2377
2378         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2379         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2380         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2381         pv_entry_count++;
2382         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2383                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2384                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2385                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2386                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2387 retry:
2388         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2389         if (pc != NULL) {
2390                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2391                         if (pc->pc_map[field]) {
2392                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2393                                 break;
2394                         }
2395                 }
2396                 if (field < _NPCM) {
2397                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2398                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2399                         /* If this was the last item, move it to tail */
2400                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2401                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2402                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2403                                         return (pv);    /* not full, return */
2404                                 }
2405                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2406                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2407                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2408                         return (pv);
2409                 }
2410         }
2411         /*
2412          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2413          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2414          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2415          */
2416         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2417             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2418                 if (try) {
2419                         pv_entry_count--;
2420                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2421                         return (NULL);
2422                 }
2423                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2424                 if (m == NULL)
2425                         goto retry;
2426         }
2427         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2428         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2429         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2430         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2431         pc->pc_pmap = pmap;
2432         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2433         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2434                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2435         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2436         pv = &pc->pc_pventry[0];
2437         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2438         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2439         return (pv);
2440 }
2441
2442 static __inline pv_entry_t
2443 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2444 {
2445         pv_entry_t pv;
2446
2447         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2448         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2449                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2450                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2451                         break;
2452                 }
2453         }
2454         return (pv);
2455 }
2456
2457 static void
2458 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2459 {
2460         struct md_page *pvh;
2461         pv_entry_t pv;
2462         vm_offset_t va_last;
2463         vm_page_t m;
2464
2465         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2466         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2467             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2468
2469         /*
2470          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2471          * page's pv list.
2472          */
2473         pvh = pa_to_pvh(pa);
2474         va = trunc_4mpage(va);
2475         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2476         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2477         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2478         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2479         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2480         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2481         do {
2482                 m++;
2483                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2484                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2485                 va += PAGE_SIZE;
2486                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2487         } while (va < va_last);
2488 }
2489
2490 static void
2491 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2492 {
2493         struct md_page *pvh;
2494         pv_entry_t pv;
2495         vm_offset_t va_last;
2496         vm_page_t m;
2497
2498         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2499         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2500             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2501
2502         /*
2503          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2504          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2505          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2506          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2507          * removes one of the mappings that is being promoted.
2508          */
2509         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2510         va = trunc_4mpage(va);
2511         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2512         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2513         pvh = pa_to_pvh(pa);
2514         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2515         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2516         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2517         do {
2518                 m++;
2519                 va += PAGE_SIZE;
2520                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2521         } while (va < va_last);
2522 }
2523
2524 static void
2525 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2526 {
2527         pv_entry_t pv;
2528
2529         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2530         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2531         free_pv_entry(pmap, pv);
2532 }
2533
2534 static void
2535 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2536 {
2537         struct md_page *pvh;
2538
2539         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2540         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2541         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2542                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2543                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2544                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2545         }
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Create a pv entry for page at pa for
2550  * (pmap, va).
2551  */
2552 static void
2553 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2554 {
2555         pv_entry_t pv;
2556
2557         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2558         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2559         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2560         pv->pv_va = va;
2561         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2562 }
2563
2564 /*
2565  * Conditionally create a pv entry.
2566  */
2567 static boolean_t
2568 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2569 {
2570         pv_entry_t pv;
2571
2572         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2573         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2574         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2575             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2576                 pv->pv_va = va;
2577                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2578                 return (TRUE);
2579         } else
2580                 return (FALSE);
2581 }
2582
2583 /*
2584  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2585  */
2586 static boolean_t
2587 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2588 {
2589         struct md_page *pvh;
2590         pv_entry_t pv;
2591
2592         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2593         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2594             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2595                 pv->pv_va = va;
2596                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2597                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2598                 return (TRUE);
2599         } else
2600                 return (FALSE);
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2605  */
2606 static void
2607 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2608 {
2609         pt_entry_t *pte;
2610
2611         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2612                 *pte = newpte;  
2613                 newpte += PAGE_SIZE;
2614         }
2615 }
2616
2617 /*
2618  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2619  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2620  */
2621 static boolean_t
2622 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2623 {
2624         pd_entry_t newpde, oldpde;
2625         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2626         vm_paddr_t mptepa;
2627         vm_page_t mpte;
2628         struct spglist free;
2629         vm_offset_t sva;
2630
2631         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2632         oldpde = *pde;
2633         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2634             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2635         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2636             NULL) {
2637                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2638                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2639                     " is missing"));
2640
2641                 /*
2642                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2643                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2644                  * allocation of the new page table page fails.
2645                  */
2646                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2647                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2648                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2649                         SLIST_INIT(&free);
2650                         sva = trunc_4mpage(va);
2651                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2652                         pmap_invalidate_range(pmap, sva, sva + NBPDR - 1);
2653                         pmap_free_zero_pages(&free);
2654                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2655                             " in pmap %p", va, pmap);
2656                         return (FALSE);
2657                 }
2658                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2659                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2660         }
2661         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2662
2663         /*
2664          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2665          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2666          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2667          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2668          */
2669         if (va >= KERNBASE)
2670                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2671         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2672                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2673                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2674 #ifdef SMP
2675                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2676 #endif
2677                         invlcaddr(PADDR1);
2678                         PMAP1changed++;
2679                 } else
2680 #ifdef SMP
2681                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2682                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2683                         invlcaddr(PADDR1);
2684                         PMAP1changedcpu++;
2685                 } else
2686 #endif
2687                         PMAP1unchanged++;
2688                 firstpte = PADDR1;
2689         } else {
2690                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2691                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2692                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2693                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2694                 }
2695                 firstpte = PADDR2;
2696         }
2697         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2698         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2699             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2700         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2701             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2702         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2703         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2704                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2705
2706         /*
2707          * If the page table page is new, initialize it.
2708          */
2709         if (mpte->wire_count == 1) {
2710                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2711                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2712         }
2713         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2714             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2715             " addresses"));
2716
2717         /*
2718          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2719          * entries.
2720          */ 
2721         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2722                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2723         
2724         /*
2725          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2726          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2727          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2728          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2729          * the read above and the store below. 
2730          */
2731         if (workaround_erratum383)
2732                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2733         else if (pmap == kernel_pmap)
2734                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2735         else
2736                 pde_store(pde, newpde); 
2737         if (firstpte == PADDR2)
2738                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2739
2740         /*
2741          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2742          */
2743         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2744
2745         /*
2746          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2747          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2748          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2749          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2750          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2751          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2752          * the 2mpage to referencing the page table page.
2753          */
2754         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2755                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2756
2757         pmap_pde_demotions++;
2758         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2759             " in pmap %p", va, pmap);
2760         return (TRUE);
2761 }
2762
2763 /*
2764  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2765  */
2766 static void
2767 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2768 {
2769         pd_entry_t newpde;
2770         vm_paddr_t mptepa;
2771         vm_page_t mpte;
2772
2773         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2774         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2775         if (mpte == NULL)
2776                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2777
2778         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2779         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2780
2781         /*
2782          * Initialize the page table page.
2783          */
2784         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2785
2786         /*
2787          * Remove the mapping.
2788          */
2789         if (workaround_erratum383)
2790                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2791         else 
2792                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2793
2794         /*
2795          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2796          */
2797         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2798 }
2799
2800 /*
2801  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2802  */
2803 static void
2804 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2805     struct spglist *free)
2806 {
2807         struct md_page *pvh;
2808         pd_entry_t oldpde;
2809         vm_offset_t eva, va;
2810         vm_page_t m, mpte;
2811
2812         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2813         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2814             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2815         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2816         if (oldpde & PG_W)
2817                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2818
2819         /*
2820          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2821          * PG_G.
2822          *
2823          * When workaround_erratum383 is false, a promotion to a 2M/4M
2824          * page mapping does not invalidate the 512/1024 4K page mappings
2825          * from the TLB.  Consequently, at this point, the TLB may
2826          * hold both 4K and 2M/4M page mappings.  Therefore, the entire
2827          * range of addresses must be invalidated here.  In contrast,
2828          * when workaround_erratum383 is true, a promotion does
2829          * invalidate the 512/1024 4K page mappings, and so a single INVLPG
2830          * suffices to invalidate the 2M/4M page mapping.
2831          */
2832         if ((oldpde & PG_G) != 0) {
2833                 if (workaround_erratum383)
2834                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2835                 else
2836                         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
2837                             sva + NBPDR - 1);
2838         }
2839
2840         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2841         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2842                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2843                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2844                 eva = sva + NBPDR;
2845                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2846                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2847                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2848                                 vm_page_dirty(m);
2849                         if (oldpde & PG_A)
2850                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2851                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2852                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2853                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2854                 }
2855         }
2856         if (pmap == kernel_pmap) {
2857                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2858         } else {
2859                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2860                 if (mpte != NULL) {
2861                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2862                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2863                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2864                         mpte->wire_count = 0;
2865                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2866                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2867                 }
2868         }
2869 }
2870
2871 /*
2872  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2873  */
2874 static int
2875 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2876     struct spglist *free)
2877 {
2878         pt_entry_t oldpte;
2879         vm_page_t m;
2880
2881         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2882         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2883         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2884         KASSERT(oldpte != 0,
2885             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2886         if (oldpte & PG_W)
2887                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2888         /*
2889          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2890          * PG_G.
2891          */
2892         if (oldpte & PG_G)
2893                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2894         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2895         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2896                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2897                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2898                         vm_page_dirty(m);
2899                 if (oldpte & PG_A)
2900                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2901                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2902         }
2903         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2904 }
2905
2906 /*
2907  * Remove a single page from a process address space
2908  */
2909 static void
2910 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2911 {
2912         pt_entry_t *pte;
2913
2914         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2915         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2917         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2918                 return;
2919         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2920         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2921 }
2922
2923 /*
2924  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2925  *
2926  *      It is assumed that the start and end are properly
2927  *      rounded to the page size.
2928  */
2929 void
2930 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2931 {
2932         vm_offset_t pdnxt;
2933         pd_entry_t ptpaddr;
2934         pt_entry_t *pte;
2935         struct spglist free;
2936         int anyvalid;
2937
2938         /*
2939          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2940          */
2941         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2942                 return;
2943
2944         anyvalid = 0;
2945         SLIST_INIT(&free);
2946
2947         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2948         sched_pin();
2949         PMAP_LOCK(pmap);
2950
2951         /*
2952          * special handling of removing one page.  a very
2953          * common operation and easy to short circuit some
2954          * code.
2955          */
2956         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2957             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2958                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2959                 goto out;
2960         }
2961
2962         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2963                 u_int pdirindex;
2964
2965                 /*
2966                  * Calculate index for next page table.
2967                  */
2968                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2969                 if (pdnxt < sva)
2970                         pdnxt = eva;
2971                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2972                         break;
2973
2974                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2975                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2976
2977                 /*
2978                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2979                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2980                  */
2981                 if (ptpaddr == 0)
2982                         continue;
2983
2984                 /*
2985                  * Check for large page.
2986                  */
2987                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2988                         /*
2989                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2990                          * demote the mapping and fall through.
2991                          */
2992                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2993                                 /*
2994                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2995                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2996                                  */
2997                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2998                                         anyvalid = 1;
2999                                 pmap_remove_pde(pmap,
3000                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3001                                 continue;
3002                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3003                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3004                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3005                                 continue;
3006                         }
3007                 }
3008
3009                 /*
3010                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3011                  * by the current page table page, or to the end of the
3012                  * range being removed.
3013                  */
3014                 if (pdnxt > eva)
3015                         pdnxt = eva;
3016
3017                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3018                     sva += PAGE_SIZE) {
3019                         if (*pte == 0)
3020                                 continue;
3021
3022                         /*
3023                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3024                          * by pmap_remove_pte().
3025                          */
3026                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3027                                 anyvalid = 1;
3028                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3029                                 break;
3030                 }
3031         }
3032 out:
3033         sched_unpin();
3034         if (anyvalid)
3035                 pmap_invalidate_all(pmap);
3036         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3037         PMAP_UNLOCK(pmap);
3038         pmap_free_zero_pages(&free);
3039 }
3040
3041 /*
3042  *      Routine:        pmap_remove_all
3043  *      Function:
3044  *              Removes this physical page from
3045  *              all physical maps in which it resides.
3046  *              Reflects back modify bits to the pager.
3047  *
3048  *      Notes:
3049  *              Original versions of this routine were very
3050  *              inefficient because they iteratively called
3051  *              pmap_remove (slow...)
3052  */
3053
3054 void
3055 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3056 {
3057         struct md_page *pvh;
3058         pv_entry_t pv;
3059         pmap_t pmap;
3060         pt_entry_t *pte, tpte;
3061         pd_entry_t *pde;
3062         vm_offset_t va;
3063         struct spglist free;
3064
3065         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3066             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3067         SLIST_INIT(&free);
3068         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3069         sched_pin();
3070         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3071                 goto small_mappings;
3072         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3073         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3074                 va = pv->pv_va;
3075                 pmap = PV_PMAP(pv);
3076                 PMAP_LOCK(pmap);
3077                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3078                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3079                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3080         }
3081 small_mappings:
3082         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3083                 pmap = PV_PMAP(pv);
3084                 PMAP_LOCK(pmap);
3085                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3086                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3087                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3088                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3089                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3090                 tpte = pte_load_clear(pte);
3091                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3092                     pmap, pv->pv_va));
3093                 if (tpte & PG_W)
3094                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3095                 if (tpte & PG_A)
3096                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3097
3098                 /*
3099                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3100                  */
3101                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3102                         vm_page_dirty(m);
3103                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3104                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3105                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3106                 free_pv_entry(pmap, pv);
3107                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3108         }
3109         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3110         sched_unpin();
3111         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3112         pmap_free_zero_pages(&free);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3117  */
3118 static boolean_t
3119 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3120 {
3121         pd_entry_t newpde, oldpde;
3122         vm_offset_t eva, va;
3123         vm_page_t m;
3124         boolean_t anychanged;
3125
3126         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3127         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3128             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3129         anychanged = FALSE;
3130 retry:
3131         oldpde = newpde = *pde;
3132         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3133                 eva = sva + NBPDR;
3134                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3135                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3136                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3137                                 vm_page_dirty(m);
3138         }
3139         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3140                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3141 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3142         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3143                 newpde |= pg_nx;
3144 #endif
3145         if (newpde != oldpde) {
3146                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3147                         goto retry;
3148                 if (oldpde & PG_G) {
3149                         /* See pmap_remove_pde() for explanation. */
3150                         if (workaround_erratum383)
3151                                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
3152                         else
3153                                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva,
3154                                     sva + NBPDR - 1);
3155                 } else
3156                         anychanged = TRUE;
3157         }
3158         return (anychanged);
3159 }
3160
3161 /*
3162  *      Set the physical protection on the
3163  *      specified range of this map as requested.
3164  */
3165 void
3166 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3167 {
3168         vm_offset_t pdnxt;
3169         pd_entry_t ptpaddr;
3170         pt_entry_t *pte;
3171         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3172
3173         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3174         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3175                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3176                 return;
3177         }
3178
3179 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3180         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3181             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3182                 return;
3183 #else
3184         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3185                 return;
3186 #endif
3187
3188         if (pmap_is_current(pmap))
3189                 pv_lists_locked = FALSE;
3190         else {
3191                 pv_lists_locked = TRUE;
3192 resume:
3193                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3194                 sched_pin();
3195         }
3196         anychanged = FALSE;
3197
3198         PMAP_LOCK(pmap);
3199         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3200                 pt_entry_t obits, pbits;
3201                 u_int pdirindex;
3202
3203                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3204                 if (pdnxt < sva)
3205                         pdnxt = eva;
3206
3207                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3208                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3209
3210                 /*
3211                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3212                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3213                  */
3214                 if (ptpaddr == 0)
3215                         continue;
3216
3217                 /*
3218                  * Check for large page.
3219                  */
3220                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3221                         /*
3222                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3223                          * demote the mapping and fall through.
3224                          */
3225                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3226                                 /*
3227                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3228                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3229                                  */
3230                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3231                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3232                                         anychanged = TRUE;
3233                                 continue;
3234                         } else {
3235                                 if (!pv_lists_locked) {
3236                                         pv_lists_locked = TRUE;
3237                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3238                                                 if (anychanged)
3239                                                         pmap_invalidate_all(
3240                                                             pmap);
3241                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3242                                                 goto resume;
3243                                         }
3244                                         sched_pin();
3245                                 }
3246                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3247                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3248                                         /*
3249                                          * The large page mapping was
3250                                          * destroyed.
3251                                          */
3252                                         continue;
3253                                 }
3254                         }
3255                 }
3256
3257                 if (pdnxt > eva)
3258                         pdnxt = eva;
3259
3260                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3261                     sva += PAGE_SIZE) {
3262                         vm_page_t m;
3263
3264 retry:
3265                         /*
3266                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3267                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3268                          * significant 32 bits.
3269                          */
3270                         obits = pbits = *pte;
3271                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3272                                 continue;
3273
3274                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3275                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3276                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3277                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3278                                         vm_page_dirty(m);
3279                                 }
3280                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3281                         }
3282 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3283                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3284                                 pbits |= pg_nx;
3285 #endif
3286
3287                         if (pbits != obits) {
3288 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3289                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3290                                         goto retry;
3291 #else
3292                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3293                                     pbits))
3294                                         goto retry;
3295 #endif
3296                                 if (obits & PG_G)
3297                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3298                                 else
3299                                         anychanged = TRUE;
3300                         }
3301                 }
3302         }
3303         if (anychanged)
3304                 pmap_invalidate_all(pmap);
3305         if (pv_lists_locked) {
3306                 sched_unpin();
3307                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3308         }
3309         PMAP_UNLOCK(pmap);
3310 }
3311
3312 /*
3313  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3314  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3315  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3316  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3317  * mappings must have identical characteristics.
3318  *
3319  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3320  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3321  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3322  * pmap.
3323  */
3324 static void
3325 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3326 {
3327         pd_entry_t newpde;
3328         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3329         vm_offset_t oldpteva;
3330         vm_page_t mpte;
3331
3332         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3333
3334         /*
3335          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3336          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3337          * within a 2- or 4MB page.
3338          */
3339         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3340 setpde:
3341         newpde = *firstpte;
3342         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3343                 pmap_pde_p_failures++;
3344                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3345                     " in pmap %p", va, pmap);
3346                 return;
3347         }
3348         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3349                 pmap_pde_p_failures++;
3350                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3351                     " in pmap %p", va, pmap);
3352                 return;
3353         }
3354         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3355                 /*
3356                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3357                  * a TLB invalidation.
3358                  */
3359                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3360                     ~PG_RW))  
3361                         goto setpde;
3362                 newpde &= ~PG_RW;
3363         }
3364
3365         /* 
3366          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3367          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3368          * characteristics to the first PTE.
3369          */
3370         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3371         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3372 setpte:
3373                 oldpte = *pte;
3374                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3375                         pmap_pde_p_failures++;
3376                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3377                             " in pmap %p", va, pmap);
3378                         return;
3379                 }
3380                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3381                         /*
3382                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3383                          * without a TLB invalidation.
3384                          */
3385                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3386                             oldpte & ~PG_RW))
3387                                 goto setpte;
3388                         oldpte &= ~PG_RW;
3389                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3390                             (va & ~PDRMASK);
3391                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3392                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3393                 }
3394                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3395                         pmap_pde_p_failures++;
3396                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3397                             " in pmap %p", va, pmap);
3398                         return;
3399                 }
3400                 pa -= PAGE_SIZE;
3401         }
3402
3403         /*
3404          * Save the page table page in its current state until the PDE
3405          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3406          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3407          */
3408         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3409         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3410             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3411             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3412         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3413             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3414         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3415                 pmap_pde_p_failures++;
3416                 CTR2(KTR_PMAP,
3417                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3418                     pmap);
3419                 return;
3420         }
3421
3422         /*
3423          * Promote the pv entries.
3424          */
3425         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3426                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3427
3428         /*
3429          * Propagate the PAT index to its proper position.
3430          */
3431         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3432                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3433
3434         /*
3435          * Map the superpage.
3436          */
3437         if (workaround_erratum383)
3438                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3439         else if (pmap == kernel_pmap)
3440                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3441         else
3442                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3443
3444         pmap_pde_promotions++;
3445         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3446             " in pmap %p", va, pmap);
3447 }
3448
3449 /*
3450  *      Insert the given physical page (p) at
3451  *      the specified virtual address (v) in the
3452  *      target physical map with the protection requested.
3453  *
3454  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3455  *      that the related pte can not be reclaimed.
3456  *
3457  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3458  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3459  *      insert this page into the given map NOW.
3460  */
3461 int
3462 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3463     u_int flags, int8_t psind)
3464 {
3465         pd_entry_t *pde;
3466         pt_entry_t *pte;
3467         pt_entry_t newpte, origpte;
3468         pv_entry_t pv;
3469         vm_paddr_t opa, pa;
3470         vm_page_t mpte, om;
3471         boolean_t invlva, wired;
3472
3473         va = trunc_page(va);
3474         mpte = NULL;
3475         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3476
3477         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3478         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3479             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3480             va));
3481         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3482                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3483
3484         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3485         PMAP_LOCK(pmap);
3486         sched_pin();
3487
3488         pde = pmap_pde(pmap, va);
3489         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3490                 /*
3491                  * va is for UVA.
3492                  * In the case that a page table page is not resident,
3493                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3494                  * demotion.
3495                  */
3496                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3497                 if (mpte == NULL) {
3498                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3499                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3500                         sched_unpin();
3501                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3502                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3503                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3504                 }
3505         } else {
3506                 /*
3507                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3508                  * to install a page table page.  PG_V is also
3509                  * asserted by pmap_demote_pde().
3510                  */
3511                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3512                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3513                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3514                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3515                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3516         }
3517         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3518
3519         /*
3520          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3521          * happen.  We should have either allocated the page table
3522          * page or demoted the existing mapping above.
3523          */
3524         if (pte == NULL) {
3525                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3526                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3527         }
3528
3529         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3530         om = NULL;
3531         origpte = *pte;
3532         opa = origpte & PG_FRAME;
3533
3534         /*
3535          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3536          */
3537         if (origpte && (opa == pa)) {
3538                 /*
3539                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3540                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3541                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3542                  * the PT page will be also.
3543                  */
3544                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3545                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3546                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3547                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3548
3549                 /*
3550                  * Remove extra pte reference
3551                  */
3552                 if (mpte)
3553                         mpte->wire_count--;
3554
3555                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3556                         om = m;
3557                         pa |= PG_MANAGED;
3558                 }
3559                 goto validate;
3560         } 
3561
3562         pv = NULL;
3563
3564         /*
3565          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3566          * handle validating new mapping.
3567          */
3568         if (opa) {
3569                 if (origpte & PG_W)
3570                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3571                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3572                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3573                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3574                 }
3575                 if (mpte != NULL) {
3576                         mpte->wire_count--;
3577                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3578                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3579                              " va: 0x%x", va));
3580                 }
3581         } else
3582                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3583
3584         /*
3585          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3586          */
3587         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3588                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3589                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3590                 if (pv == NULL)
3591                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3592                 pv->pv_va = va;
3593                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3594                 pa |= PG_MANAGED;
3595         } else if (pv != NULL)
3596                 free_pv_entry(pmap, pv);
3597
3598         /*
3599          * Increment counters
3600          */
3601         if (wired)
3602                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3603
3604 validate:
3605         /*
3606          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3607          */
3608         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3609         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3610                 newpte |= PG_RW;
3611                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3612                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3613         }
3614 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3615         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3616                 newpte |= pg_nx;
3617 #endif
3618         if (wired)
3619                 newpte |= PG_W;
3620         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3621                 newpte |= PG_U;
3622         if (pmap == kernel_pmap)
3623                 newpte |= pgeflag;
3624
3625         /*
3626          * if the mapping or permission bits are different, we need
3627          * to update the pte.
3628          */
3629         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3630                 newpte |= PG_A;
3631                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3632                         newpte |= PG_M;
3633                 if (origpte & PG_V) {
3634                         invlva = FALSE;
3635                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3636                         if (origpte & PG_A) {
3637                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3638                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3639                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3640                                         invlva = TRUE;
3641 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3642                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3643                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3644                                         invlva = TRUE;
3645 #endif
3646                         }
3647                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3648                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3649                                         vm_page_dirty(om);
3650                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3651                                         invlva = TRUE;
3652                         }
3653                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3654                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3655                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3656                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3657                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3658                         if (invlva)
3659                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3660                 } else
3661                         pte_store(pte, newpte);
3662         }
3663
3664         /*
3665          * If both the page table page and the reservation are fully
3666          * populated, then attempt promotion.
3667          */
3668         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3669             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3670             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3671                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3672
3673         sched_unpin();
3674         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3675         PMAP_UNLOCK(pmap);
3676         return (KERN_SUCCESS);
3677 }
3678
3679 /*
3680  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3681  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3682  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3683  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3684  */
3685 static boolean_t
3686 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3687 {
3688         pd_entry_t *pde, newpde;
3689
3690         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3691         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3692         pde = pmap_pde(pmap, va);
3693         if (*pde != 0) {
3694                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3695                     " in pmap %p", va, pmap);
3696                 return (FALSE);
3697         }
3698         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3699             PG_PS | PG_V;
3700         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3701                 newpde |= PG_MANAGED;
3702
3703                 /*
3704                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3705                  */
3706                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3707                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3708                             " in pmap %p", va, pmap);
3709                         return (FALSE);
3710                 }
3711         }
3712 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3713         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3714                 newpde |= pg_nx;
3715 #endif
3716         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3717                 newpde |= PG_U;
3718
3719         /*
3720          * Increment counters.
3721          */
3722         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3723
3724         /*
3725          * Map the superpage.
3726          */
3727         pde_store(pde, newpde);
3728
3729         pmap_pde_mappings++;
3730         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3731             " in pmap %p", va, pmap);
3732         return (TRUE);
3733 }
3734
3735 /*
3736  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3737  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3738  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3739  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3740  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3741  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3742  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3743  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3744  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3745  * corresponding offset from m_start are mapped.
3746  */
3747 void
3748 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3749     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3750 {
3751         vm_offset_t va;
3752         vm_page_t m, mpte;
3753         vm_pindex_t diff, psize;
3754
3755         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3756
3757         psize = atop(end - start);
3758         mpte = NULL;
3759         m = m_start;
3760         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3761         PMAP_LOCK(pmap);
3762         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3763                 va = start + ptoa(diff);
3764                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3765                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3766                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3767                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3768                 else
3769                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3770                             mpte);
3771                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3772         }
3773         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3774         PMAP_UNLOCK(pmap);
3775 }
3776
3777 /*
3778  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3779  * 1. Current pmap & pmap exists.
3780  * 2. Not wired.
3781  * 3. Read access.
3782  * 4. No page table pages.
3783  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3784  */
3785
3786 void
3787 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3788 {
3789
3790         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3791         PMAP_LOCK(pmap);
3792         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3793         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3794         PMAP_UNLOCK(pmap);
3795 }
3796
3797 static vm_page_t
3798 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3799     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3800 {
3801         pt_entry_t *pte;
3802         vm_paddr_t pa;
3803         struct spglist free;
3804
3805         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3806             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3807             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3808         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3809         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3810
3811         /*
3812          * In the case that a page table page is not
3813          * resident, we are creating it here.
3814          */
3815         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3816                 u_int ptepindex;
3817                 pd_entry_t ptepa;
3818
3819                 /*
3820                  * Calculate pagetable page index
3821                  */
3822                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3823                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3824                         mpte->wire_count++;
3825                 } else {
3826                         /*
3827                          * Get the page directory entry
3828                          */
3829                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3830
3831                         /*
3832                          * If the page table page is mapped, we just increment
3833                          * the hold count, and activate it.
3834                          */
3835                         if (ptepa) {
3836                                 if (ptepa & PG_PS)
3837                                         return (NULL);
3838                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3839                                 mpte->wire_count++;
3840                         } else {
3841                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3842                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3843                                 if (mpte == NULL)
3844                                         return (mpte);
3845                         }
3846                 }
3847         } else {
3848                 mpte = NULL;
3849         }
3850
3851         /*
3852          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3853          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3854          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3855          * But that isn't as quick as vtopte.
3856          */
3857         pte = vtopte(va);
3858         if (*pte) {
3859                 if (mpte != NULL) {
3860                         mpte->wire_count--;
3861                         mpte = NULL;
3862                 }
3863                 return (mpte);
3864         }
3865
3866         /*
3867          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3868          */
3869         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3870             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3871                 if (mpte != NULL) {
3872                         SLIST_INIT(&free);
3873                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3874                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3875                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3876                         }
3877                         
3878                         mpte = NULL;
3879                 }
3880                 return (mpte);
3881         }
3882
3883         /*
3884          * Increment counters
3885          */
3886         pmap->pm_stats.resident_count++;
3887
3888         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3889 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3890         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3891                 pa |= pg_nx;
3892 #endif
3893
3894         /*
3895          * Now validate mapping with RO protection
3896          */
3897         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3898                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3899         else
3900                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3901         return (mpte);
3902 }
3903
3904 /*
3905  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3906  * to be used for panic dumps.
3907  */
3908 void *
3909 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3910 {
3911         vm_offset_t va;
3912
3913         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3914         pmap_kenter(va, pa);
3915         invlpg(va);
3916         return ((void *)crashdumpmap);
3917 }
3918
3919 /*
3920  * This code maps large physical mmap regions into the
3921  * processor address space.  Note that some shortcuts
3922  * are taken, but the code works.
3923  */
3924 void
3925 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3926     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3927 {
3928         pd_entry_t *pde;
3929         vm_paddr_t pa, ptepa;
3930         vm_page_t p;
3931         int pat_mode;
3932
3933         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3934         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3935             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3936         if (pseflag && 
3937             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3938                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3939                         return;
3940                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3941                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3942                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3943                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3944
3945                 /*
3946                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3947                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3948                  */
3949                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3950                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3951                         return;
3952
3953                 /*
3954                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3955                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3956                  * memory attributes.
3957                  */
3958                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3959                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3960                     pa += PAGE_SIZE) {
3961                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3962                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3963                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3964                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3965                                 return;
3966                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3967                 }
3968
3969                 /*
3970                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3971                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3972                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3973                  */
3974                 PMAP_LOCK(pmap);
3975                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3976                     size; pa += NBPDR) {
3977                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3978                         if (*pde == 0) {
3979                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3980                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3981                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3982                                     PAGE_SIZE;
3983                                 pmap_pde_mappings++;
3984                         }
3985                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3986                         addr += NBPDR;
3987                 }
3988                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3989         }
3990 }
3991
3992 /*
3993  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3994  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3995  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3996  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3997  *
3998  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3999  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4000  */
4001 void
4002 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4003 {
4004         vm_offset_t pdnxt;
4005         pd_entry_t *pde;
4006         pt_entry_t *pte;
4007         boolean_t pv_lists_locked;
4008
4009         if (pmap_is_current(pmap))
4010                 pv_lists_locked = FALSE;
4011         else {
4012                 pv_lists_locked = TRUE;
4013 resume:
4014                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4015                 sched_pin();
4016         }
4017         PMAP_LOCK(pmap);
4018         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4019                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4020                 if (pdnxt < sva)
4021                         pdnxt = eva;
4022                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4023                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4024                         continue;
4025                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4026                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4027                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4028                                     (uintmax_t)*pde);
4029
4030                         /*
4031                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4032                          * demote the mapping and fall through.
4033                          */
4034                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4035                                 /*
4036                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4037                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4038                                  * significant 32 bits.
4039                                  */
4040                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4041                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4042                                     PAGE_SIZE;
4043                                 continue;
4044                         } else {
4045                                 if (!pv_lists_locked) {
4046                                         pv_lists_locked = TRUE;
4047                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4048                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4049                                                 /* Repeat sva. */
4050                                                 goto resume;
4051                                         }
4052                                         sched_pin();
4053                                 }
4054                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4055                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4056                         }
4057                 }
4058                 if (pdnxt > eva)
4059                         pdnxt = eva;
4060                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4061                     sva += PAGE_SIZE) {
4062                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4063                                 continue;
4064                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4065                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4066                                     (uintmax_t)*pte);
4067
4068                         /*
4069                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4070                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4071                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4072                          *
4073                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4074                          */
4075                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4076                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4077                 }
4078         }
4079         if (pv_lists_locked) {
4080                 sched_unpin();
4081                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4082         }
4083         PMAP_UNLOCK(pmap);
4084 }
4085
4086
4087 /*
4088  *      Copy the range specified by src_addr/len
4089  *      from the source map to the range dst_addr/len
4090  *      in the destination map.
4091  *
4092  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4093  */
4094
4095 void
4096 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4097     vm_offset_t src_addr)
4098 {
4099         struct spglist free;
4100         vm_offset_t addr;
4101         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4102         vm_offset_t pdnxt;
4103
4104         if (dst_addr != src_addr)
4105                 return;
4106
4107         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4108                 return;
4109
4110         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4111         if (dst_pmap < src_pmap) {
4112                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4113                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4114         } else {
4115                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4116                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4117         }
4118         sched_pin();
4119         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4120                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4121                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4122                 pd_entry_t srcptepaddr;
4123                 u_int ptepindex;
4124
4125                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4126                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4127
4128                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4129                 if (pdnxt < addr)
4130                         pdnxt = end_addr;
4131                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4132
4133                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4134                 if (srcptepaddr == 0)
4135                         continue;
4136                         
4137                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4138                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4139                                 continue;
4140                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4141                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4142                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4143                             PG_PS_FRAME))) {
4144                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4145                                     ~PG_W;
4146                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4147                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4148                                 pmap_pde_mappings++;
4149                         }
4150                         continue;
4151                 }
4152
4153                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4154                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4155                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4156
4157                 if (pdnxt > end_addr)
4158                         pdnxt = end_addr;
4159
4160                 src_pte = vtopte(addr);
4161                 while (addr < pdnxt) {
4162                         pt_entry_t ptetemp;
4163                         ptetemp = *src_pte;
4164                         /*
4165                          * we only virtual copy managed pages
4166                          */
4167                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4168                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4169                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4170                                 if (dstmpte == NULL)
4171                                         goto out;
4172                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4173                                 if (*dst_pte == 0 &&
4174                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4175                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4176                                         /*
4177                                          * Clear the wired, modified, and
4178                                          * accessed (referenced) bits
4179                                          * during the copy.
4180                                          */
4181                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4182                                             PG_A);
4183                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4184                                 } else {
4185                                         SLIST_INIT(&free);
4186                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4187                                             &free)) {
4188                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4189                                                     addr);
4190                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4191                                         }
4192                                         goto out;
4193                                 }
4194                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4195                                         break;
4196                         }
4197                         addr += PAGE_SIZE;
4198                         src_pte++;
4199                 }
4200         }
4201 out:
4202         sched_unpin();
4203         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4204         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4205         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4206 }       
4207
4208 /*
4209  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4210  */
4211 static __inline void
4212 pagezero(void *page)
4213 {
4214 #if defined(I686_CPU)
4215         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4216                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4217                         sse2_pagezero(page);
4218                 else
4219                         i686_pagezero(page);
4220         } else
4221 #endif
4222                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4223 }
4224
4225 /*
4226  * Zero the specified hardware page.
4227  */
4228 void
4229 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4230 {
4231         pt_entry_t *cmap_pte2;
4232         struct pcpu *pc;
4233
4234         sched_pin();
4235         pc = get_pcpu();
4236         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4237         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4238         if (*cmap_pte2)
4239                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4240         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4241             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4242         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4243         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4244         *cmap_pte2 = 0;
4245
4246         /*
4247          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4248          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4249          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4250          */
4251         sched_unpin();
4252         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4253 }
4254
4255 /*
4256  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4257  * cover an area beyond a single hardware page.
4258  */
4259 void
4260 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4261 {
4262         pt_entry_t *cmap_pte2;
4263         struct pcpu *pc;
4264
4265         sched_pin();
4266         pc = get_pcpu();
4267         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4268         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4269         if (*cmap_pte2)
4270                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4271         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4272             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4273         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4274         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4275                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4276         else
4277                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4278         *cmap_pte2 = 0;
4279         sched_unpin();
4280         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4281 }
4282
4283 /*
4284  * Copy 1 specified hardware page to another.
4285  */
4286 void
4287 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4288 {
4289         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4290         struct pcpu *pc;
4291
4292         sched_pin();
4293         pc = get_pcpu();
4294         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4295         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4296         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4297         if (*cmap_pte1)
4298                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4299         if (*cmap_pte2)
4300                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4301         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4302             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4303         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4304         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4305             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4306         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4307         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4308         *cmap_pte1 = 0;
4309         *cmap_pte2 = 0;
4310         sched_unpin();
4311         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4312 }
4313
4314 int unmapped_buf_allowed = 1;
4315
4316 void
4317 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4318     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4319 {
4320         vm_page_t a_pg, b_pg;
4321         char *a_cp, *b_cp;
4322         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4323         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4324         struct pcpu *pc;
4325         int cnt;
4326
4327         sched_pin();
4328         pc = get_pcpu();
4329         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4330         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4331         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4332         if (*cmap_pte1 != 0)
4333                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4334         if (*cmap_pte2 != 0)
4335                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4336         while (xfersize > 0) {
4337                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4338                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4339                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4340                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4341                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4342                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4343                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4344                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4345                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4346                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4347                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4348                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4349                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4350                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4351                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4352                 a_offset += cnt;
4353                 b_offset += cnt;
4354                 xfersize -= cnt;
4355         }
4356         *cmap_pte1 = 0;
4357         *cmap_pte2 = 0;
4358         sched_unpin();
4359         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4360 }
4361
4362 /*
4363  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4364  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4365  * be changed upwards or downwards in the future; it
4366  * is only necessary that true be returned for a small
4367  * subset of pmaps for proper page aging.
4368  */
4369 boolean_t
4370 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4371 {
4372         struct md_page *pvh;
4373         pv_entry_t pv;
4374         int loops = 0;
4375         boolean_t rv;
4376
4377         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4378             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4379         rv = FALSE;
4380         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4381         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4382                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4383                         rv = TRUE;
4384                         break;
4385                 }
4386                 loops++;
4387                 if (loops >= 16)
4388                         break;
4389         }
4390         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4391                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4392                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4393                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4394                                 rv = TRUE;
4395                                 break;
4396                         }
4397                         loops++;
4398                         if (loops >= 16)
4399                                 break;
4400                 }
4401         }
4402         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4403         return (rv);
4404 }
4405
4406 /*
4407  *      pmap_page_wired_mappings:
4408  *
4409  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4410  *      that are wired.
4411  */
4412 int
4413 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4414 {
4415         int count;
4416
4417         count = 0;
4418         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4419                 return (count);
4420         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4421         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4422         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4423             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4424                 count);
4425         }
4426         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4427         return (count);
4428 }
4429
4430 /*
4431  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4432  *
4433  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4434  */
4435 static int
4436 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4437 {
4438         pmap_t pmap;
4439         pt_entry_t *pte;
4440         pv_entry_t pv;
4441
4442         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4443         sched_pin();
4444         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4445                 pmap = PV_PMAP(pv);
4446                 PMAP_LOCK(pmap);
4447                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4448                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4449                         count++;
4450                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4451         }
4452         sched_unpin();
4453         return (count);
4454 }
4455
4456 /*
4457  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4458  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4459  */
4460 boolean_t
4461 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4462 {
4463         boolean_t rv;
4464
4465         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4466                 return (FALSE);
4467         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4468         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4469             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4470             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4471         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4472         return (rv);
4473 }
4474
4475 /*
4476  * Remove all pages from specified address space
4477  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4478  * is special cased for current process only, but
4479  * can have the more generic (and slightly slower)
4480  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4481  * in the case of running down an entire address space.
4482  */
4483 void
4484 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4485 {
4486         pt_entry_t *pte, tpte;
4487         vm_page_t m, mpte, mt;
4488         pv_entry_t pv;
4489         struct md_page *pvh;
4490         struct pv_chunk *pc, *npc;
4491         struct spglist free;
4492         int field, idx;
4493         int32_t bit;
4494         uint32_t inuse, bitmask;
4495         int allfree;
4496
4497         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4498                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4499                 return;
4500         }
4501         SLIST_INIT(&free);
4502         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4503         PMAP_LOCK(pmap);
4504         sched_pin();
4505         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4506                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4507                     pc->pc_pmap));
4508                 allfree = 1;
4509                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4510                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4511                         while (inuse != 0) {
4512                                 bit = bsfl(inuse);
4513                                 bitmask = 1UL << bit;
4514                                 idx = field * 32 + bit;
4515                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4516                                 inuse &= ~bitmask;
4517
4518                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4519                                 tpte = *pte;
4520                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4521                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4522                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4523                                 }
4524
4525                                 if (tpte == 0) {
4526                                         printf(
4527                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4528                                             pte, pv->pv_va);
4529                                         panic("bad pte");
4530                                 }
4531
4532 /*
4533  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4534  */
4535                                 if (tpte & PG_W) {
4536                                         allfree = 0;
4537                                         continue;
4538                                 }
4539
4540                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4541                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4542                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4543                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4544                                     (uintmax_t)tpte));
4545
4546                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4547                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4548                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4549                                     (uintmax_t)tpte));
4550
4551                                 pte_clear(pte);
4552
4553                                 /*
4554                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4555                                  */
4556                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4557                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4558                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4559                                                         vm_page_dirty(mt);
4560                                         } else
4561                                                 vm_page_dirty(m);
4562                                 }
4563
4564                                 /* Mark free */
4565                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4566                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4567                                 pv_entry_count--;
4568                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4569                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4570                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4571                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4572                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4573                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4574                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4575                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4576                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4577                                         }
4578                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4579                                         if (mpte != NULL) {
4580                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4581                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4582                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4583                                                 mpte->wire_count = 0;
4584                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4585                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4586                                         }
4587                                 } else {
4588                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4589                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4590                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4591                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4592                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4593                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4594                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4595                                         }
4596                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4597                                 }
4598                         }
4599                 }
4600                 if (allfree) {
4601                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4602                         free_pv_chunk(pc);
4603                 }
4604         }
4605         sched_unpin();
4606         pmap_invalidate_all(pmap);
4607         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4608         PMAP_UNLOCK(pmap);
4609         pmap_free_zero_pages(&free);
4610 }
4611
4612 /*
4613  *      pmap_is_modified:
4614  *
4615  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4616  *      in any physical maps.
4617  */
4618 boolean_t
4619 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4620 {
4621         boolean_t rv;
4622
4623         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4624             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4625
4626         /*
4627          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4628          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4629          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4630          */
4631         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4632         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4633                 return (FALSE);
4634         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4635         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4636             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4637             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4638         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4639         return (rv);
4640 }
4641
4642 /*
4643  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4644  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4645  * mappings are supported.
4646  */
4647 static boolean_t
4648 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4649 {
4650         pv_entry_t pv;
4651         pt_entry_t *pte;
4652         pmap_t pmap;
4653         boolean_t rv;
4654
4655         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4656         rv = FALSE;
4657         sched_pin();
4658         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4659                 pmap = PV_PMAP(pv);
4660                 PMAP_LOCK(pmap);
4661                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4662                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4663                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4664                 if (rv)
4665                         break;
4666         }
4667         sched_unpin();
4668         return (rv);
4669 }
4670
4671 /*
4672  *      pmap_is_prefaultable:
4673  *
4674  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4675  *      for prefault.
4676  */
4677 boolean_t
4678 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4679 {
4680         pd_entry_t *pde;
4681         pt_entry_t *pte;
4682         boolean_t rv;
4683
4684         rv = FALSE;
4685         PMAP_LOCK(pmap);
4686         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4687         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4688                 pte = vtopte(addr);
4689                 rv = *pte == 0;
4690         }
4691         PMAP_UNLOCK(pmap);
4692         return (rv);
4693 }
4694
4695 /*
4696  *      pmap_is_referenced:
4697  *
4698  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4699  *      in any physical maps.
4700  */
4701 boolean_t
4702 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4703 {
4704         boolean_t rv;
4705
4706         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4707             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4708         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4709         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4710             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4711             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4712         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4713         return (rv);
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4718  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4719  */
4720 static boolean_t
4721 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4722 {
4723         pv_entry_t pv;
4724         pt_entry_t *pte;
4725         pmap_t pmap;
4726         boolean_t rv;
4727
4728         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4729         rv = FALSE;
4730         sched_pin();
4731         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4732                 pmap = PV_PMAP(pv);
4733                 PMAP_LOCK(pmap);
4734                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4735                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4736                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4737                 if (rv)
4738                         break;
4739         }
4740         sched_unpin();
4741         return (rv);
4742 }
4743
4744 /*
4745  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4746  */
4747 void
4748 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4749 {
4750         struct md_page *pvh;
4751         pv_entry_t next_pv, pv;
4752         pmap_t pmap;
4753         pd_entry_t *pde;
4754         pt_entry_t oldpte, *pte;
4755         vm_offset_t va;
4756
4757         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4758             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4759
4760         /*
4761          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4762          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4763          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4764          */
4765         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4766         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4767                 return;
4768         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4769         sched_pin();
4770         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4771                 goto small_mappings;
4772         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4773         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4774                 va = pv->pv_va;
4775                 pmap = PV_PMAP(pv);
4776                 PMAP_LOCK(pmap);
4777                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4778                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4779                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4780                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4781         }
4782 small_mappings:
4783         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4784                 pmap = PV_PMAP(pv);
4785                 PMAP_LOCK(pmap);
4786                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4787                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4788                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4789                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4790 retry:
4791                 oldpte = *pte;
4792                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4793                         /*
4794                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4795                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4796                          * significant 32 bits.
4797                          */
4798                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4799                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4800                                 goto retry;
4801                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4802                                 vm_page_dirty(m);
4803                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4804                 }
4805                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4806         }
4807         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4808         sched_unpin();
4809         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4810 }
4811
4812 /*
4813  *      pmap_ts_referenced:
4814  *
4815  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4816  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4817  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4818  *      reference bits set.
4819  *
4820  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4821  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4822  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4823  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4824  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4825  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4826  *      to pmap_is_modified().
4827  */
4828 int
4829 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4830 {
4831         struct md_page *pvh;
4832         pv_entry_t pv, pvf;
4833         pmap_t pmap;
4834         pd_entry_t *pde;
4835         pt_entry_t *pte;
4836         vm_paddr_t pa;
4837         int rtval = 0;
4838
4839         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4840             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4841         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4842         pvh = pa_to_pvh(pa);
4843         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4844         sched_pin();
4845         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4846             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4847                 goto small_mappings;
4848         pv = pvf;
4849         do {
4850                 pmap = PV_PMAP(pv);
4851                 PMAP_LOCK(pmap);
4852                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4853                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4854                         /*
4855                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4856                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4857                          * we only update the 4KB page under test.
4858                          */
4859                         vm_page_dirty(m);
4860                 }
4861                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4862                         /*
4863                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4864                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4865                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4866                          * on the physical page number, the virtual superpage
4867                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4868                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4869                          * reference bit will result in clearing that bit.
4870                          * This function is designed to avoid the selection of
4871                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4872                          *
4873                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4874                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4875                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4876                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4877                          * since the superpage is wired, the current state of
4878                          * its reference bit won't affect page replacement.
4879                          */
4880                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4881                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4882                             (*pde & PG_W) == 0) {
4883                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4884                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4885                         }
4886                         rtval++;
4887                 }
4888                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4889                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4890                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4891                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4892                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4893                 }
4894                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4895                         goto out;
4896         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4897 small_mappings:
4898         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4899                 goto out;
4900         pv = pvf;
4901         do {
4902                 pmap = PV_PMAP(pv);
4903                 PMAP_LOCK(pmap);
4904                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4905                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4906                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4907                     m));
4908                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4909                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4910                         vm_page_dirty(m);
4911                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4912                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4913                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4914                         rtval++;
4915                 }
4916                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4917                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4918                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4919                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4920                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4921                 }
4922         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4923             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4924 out:
4925         sched_unpin();
4926         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4927         return (rtval);
4928 }
4929
4930 /*
4931  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4932  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4933  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4934  */
4935 void
4936 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4937 {
4938         pd_entry_t oldpde, *pde;
4939         pt_entry_t *pte;
4940         vm_offset_t va, pdnxt;
4941         vm_page_t m;
4942         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4943
4944         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4945                 return;
4946         if (pmap_is_current(pmap))
4947                 pv_lists_locked = FALSE;
4948         else {
4949                 pv_lists_locked = TRUE;
4950 resume:
4951                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4952                 sched_pin();
4953         }
4954         anychanged = FALSE;
4955         PMAP_LOCK(pmap);
4956         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4957                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4958                 if (pdnxt < sva)
4959                         pdnxt = eva;
4960                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4961                 oldpde = *pde;
4962                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4963                         continue;
4964                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4965                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4966                                 continue;
4967                         if (!pv_lists_locked) {
4968                                 pv_lists_locked = TRUE;
4969                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4970                                         if (anychanged)
4971                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4972                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4973                                         goto resume;
4974                                 }
4975                                 sched_pin();
4976                         }
4977                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4978                                 /*
4979                                  * The large page mapping was destroyed.
4980                                  */
4981                                 continue;
4982                         }
4983
4984                         /*
4985                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4986                          * mapping to a single page so that a subsequent
4987                          * access may repromote.  Since the underlying page
4988                          * table page is fully populated, this removal never
4989                          * frees a page table page.
4990                          */
4991                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4992                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4993                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4994                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4995                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4996                                 anychanged = TRUE;
4997                         }
4998                 }
4999                 if (pdnxt > eva)
5000                         pdnxt = eva;
5001                 va = pdnxt;
5002                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5003                     sva += PAGE_SIZE) {
5004                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5005                                 goto maybe_invlrng;
5006                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5007                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5008                                         /*
5009                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5010                                          * can be avoided by making the page
5011                                          * dirty now.
5012                                          */
5013                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5014                                         vm_page_dirty(m);
5015                                 }
5016                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5017                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5018                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5019                         else
5020                                 goto maybe_invlrng;
5021                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5022                                 if (va == pdnxt)
5023                                         va = sva;
5024                         } else
5025                                 anychanged = TRUE;
5026                         continue;
5027 maybe_invlrng:
5028                         if (va != pdnxt) {
5029                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5030                                 va = pdnxt;
5031                         }
5032                 }
5033                 if (va != pdnxt)
5034                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5035         }
5036         if (anychanged)
5037                 pmap_invalidate_all(pmap);
5038         if (pv_lists_locked) {
5039                 sched_unpin();
5040                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5041         }
5042         PMAP_UNLOCK(pmap);
5043 }
5044
5045 /*
5046  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5047  */
5048 void
5049 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5050 {
5051         struct md_page *pvh;
5052         pv_entry_t next_pv, pv;
5053         pmap_t pmap;
5054         pd_entry_t oldpde, *pde;
5055         pt_entry_t oldpte, *pte;
5056         vm_offset_t va;
5057
5058         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5059             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5060         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5061         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5062             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5063
5064         /*
5065          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5066          * If the object containing the page is locked and the page is not
5067          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5068          */
5069         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5070                 return;
5071         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5072         sched_pin();
5073         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5074                 goto small_mappings;
5075         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5076         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5077                 va = pv->pv_va;
5078                 pmap = PV_PMAP(pv);
5079                 PMAP_LOCK(pmap);
5080                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5081                 oldpde = *pde;
5082                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5083                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5084                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5085                                         /*
5086                                          * Write protect the mapping to a
5087                                          * single page so that a subsequent
5088                                          * write access may repromote.
5089                                          */
5090                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5091                                             PG_PS_FRAME);
5092                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5093                                         oldpte = *pte;
5094                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5095                                                 /*
5096                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5097                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5098                                                  * significant 32 bits.
5099                                                  */
5100                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5101                                                     oldpte,
5102                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5103                                                         oldpte = *pte;
5104                                                 vm_page_dirty(m);
5105                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5106                                         }
5107                                 }
5108                         }
5109                 }
5110                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5111         }
5112 small_mappings:
5113         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5114                 pmap = PV_PMAP(pv);
5115                 PMAP_LOCK(pmap);
5116                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5117                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5118                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5119                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5120                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5121                         /*
5122                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5123                          * in size, PG_M is among the least significant
5124                          * 32 bits. 
5125                          */
5126                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5127                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5128                 }
5129                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5130         }
5131         sched_unpin();
5132         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5133 }
5134
5135 /*
5136  * Miscellaneous support routines follow
5137  */
5138
5139 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5140 static __inline void
5141 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5142 {
5143         u_int opte, npte;
5144
5145         /*
5146          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5147          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5148          */
5149         do {
5150                 opte = *(u_int *)pte;
5151                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5152                 npte |= cache_bits;
5153         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5154 }
5155
5156 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5157 static __inline void
5158 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5159 {
5160         u_int opde, npde;
5161
5162         /*
5163          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5164          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5165          */
5166         do {
5167                 opde = *(u_int *)pde;
5168                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5169                 npde |= cache_bits;
5170         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5171 }
5172
5173 /*
5174  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5175  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5176  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5177  * NOT real memory.
5178  */
5179 void *
5180 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5181 {
5182         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5183         vm_offset_t va, offset;
5184         vm_size_t tmpsize;
5185         int i;
5186
5187         offset = pa & PAGE_MASK;
5188         size = round_page(offset + size);
5189         pa = pa & PG_FRAME;
5190
5191         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5192                 va = KERNBASE + pa;
5193         else if (!pmap_initialized) {
5194                 va = 0;
5195                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5196                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5197                         if (ppim->va == 0) {
5198                                 ppim->pa = pa;
5199                                 ppim->sz = size;
5200                                 ppim->mode = mode;
5201                                 ppim->va = virtual_avail;
5202                                 virtual_avail += size;
5203                                 va = ppim->va;
5204                                 break;
5205                         }
5206                 }
5207                 if (va == 0)
5208                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5209         } else {
5210                 /*
5211                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5212                  */
5213                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5214                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5215                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5216                             ppim->mode == mode)
5217                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5218                 }
5219                 va = kva_alloc(size);
5220                 if (va == 0)
5221                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5222         }
5223         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5224                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5225         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5226         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5227         return ((void *)(va + offset));
5228 }
5229
5230 void *
5231 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5232 {
5233
5234         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5235 }
5236
5237 void *
5238 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5239 {
5240
5241         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5242 }
5243
5244 void
5245 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5246 {
5247         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5248         vm_offset_t offset;
5249         int i;
5250
5251         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5252                 return;
5253         offset = va & PAGE_MASK;
5254         size = round_page(offset + size);
5255         va = trunc_page(va);
5256         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5257                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5258                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5259                         if (pmap_initialized)
5260                                 return;
5261                         ppim->pa = 0;
5262                         ppim->va = 0;
5263                         ppim->sz = 0;
5264                         ppim->mode = 0;
5265                         if (va + size == virtual_avail)
5266                                 virtual_avail = va;
5267                         return;
5268                 }
5269         }
5270         if (pmap_initialized)
5271                 kva_free(va, size);
5272 }
5273
5274 /*
5275  * Sets the memory attribute for the specified page.
5276  */
5277 void
5278 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5279 {
5280
5281         m->md.pat_mode = ma;
5282         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5283                 return;
5284
5285         /*
5286          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5287          * See pmap_invalidate_cache_range().
5288          *
5289          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5290          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5291          * flushes the cache.
5292          */    
5293         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5294                 return;
5295
5296         /*
5297          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5298          * support self snoop, map the page transient and do
5299          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5300          * pmap_invalidate_cache_range().
5301          */
5302         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5303                 pmap_flush_page(m);
5304 }
5305
5306 static void
5307 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5308 {
5309         pt_entry_t *cmap_pte2;
5310         struct pcpu *pc;
5311         vm_offset_t sva, eva;
5312         bool useclflushopt;
5313
5314         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5315         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5316                 sched_pin();
5317                 pc = get_pcpu();
5318                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5319                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5320                 if (*cmap_pte2)
5321                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5322                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5323                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5324                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5325                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5326                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5327
5328                 /*
5329                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5330                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5331                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5332                  * any other instruction.
5333                  */
5334                 if (useclflushopt)
5335                         sfence();
5336                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5337                         mfence();
5338                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5339                         if (useclflushopt)
5340                                 clflushopt(sva);
5341                         else
5342                                 clflush(sva);
5343                 }
5344                 if (useclflushopt)
5345                         sfence();
5346                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5347                         mfence();
5348                 *cmap_pte2 = 0;
5349                 sched_unpin();
5350                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5351         } else
5352                 pmap_invalidate_cache();
5353 }
5354
5355 /*
5356  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5357  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5358  * completely contained within either the kernel map.
5359  *
5360  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5361  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5362  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5363  * there was insufficient memory available to complete the change.
5364  */
5365 int
5366 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5367 {
5368         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5369         pd_entry_t *pde;
5370         pt_entry_t *pte;
5371         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5372         boolean_t changed;
5373
5374         base = trunc_page(va);
5375         offset = va & PAGE_MASK;
5376         size = round_page(offset + size);
5377
5378         /*
5379          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5380          */
5381         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5382                 return (EINVAL);
5383
5384         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5385         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5386         changed = FALSE;
5387
5388         /*
5389          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5390          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5391          */
5392         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5393         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5394                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5395                 if (*pde == 0) {
5396                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5397                         return (EINVAL);
5398                 }
5399                 if (*pde & PG_PS) {
5400                         /*
5401                          * If the current 2/4MB page already has
5402                          * the required memory type, then we need not
5403                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5404                          * the next 2/4MB page frame.
5405                          */
5406                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5407                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5408                                 continue;
5409                         }
5410
5411                         /*
5412                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5413                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5414                          * within the range, then we need not break
5415                          * down this page into 4KB pages.
5416                          */
5417                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5418                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5419                                 tmpva += NBPDR;
5420                                 continue;
5421                         }
5422                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5423                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5424                                 return (ENOMEM);
5425                         }
5426                 }
5427                 pte = vtopte(tmpva);
5428                 if (*pte == 0) {
5429                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5430                         return (EINVAL);
5431                 }
5432                 tmpva += PAGE_SIZE;
5433         }
5434         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5435
5436         /*
5437          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5438          * cache mode if required.
5439          */
5440         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5441                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5442                 if (*pde & PG_PS) {
5443                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5444                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5445                                 changed = TRUE;
5446                         }
5447                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5448                 } else {
5449                         pte = vtopte(tmpva);
5450                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5451                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5452                                 changed = TRUE;
5453                         }
5454                         tmpva += PAGE_SIZE;
5455                 }
5456         }
5457
5458         /*
5459          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5460          * shouldn't be, etc.
5461          */
5462         if (changed) {
5463                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5464                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5465         }
5466         return (0);
5467 }
5468
5469 /*
5470  * perform the pmap work for mincore
5471  */
5472 int
5473 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5474 {
5475         pd_entry_t *pdep;
5476         pt_entry_t *ptep, pte;
5477         vm_paddr_t pa;
5478         int val;
5479
5480         PMAP_LOCK(pmap);
5481 retry:
5482         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5483         if (*pdep != 0) {
5484                 if (*pdep & PG_PS) {
5485                         pte = *pdep;
5486                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5487                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5488                             PG_FRAME;
5489                         val = MINCORE_SUPER;
5490                 } else {
5491                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5492                         pte = *ptep;
5493                         pmap_pte_release(ptep);
5494                         pa = pte & PG_FRAME;
5495                         val = 0;
5496                 }
5497         } else {
5498                 pte = 0;
5499                 pa = 0;
5500                 val = 0;
5501         }
5502         if ((pte & PG_V) != 0) {
5503                 val |= MINCORE_INCORE;
5504                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5505                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5506                 if ((pte & PG_A) != 0)
5507                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5508         }
5509         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5510             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5511             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5512                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5513                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5514                         goto retry;
5515         } else
5516                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5517         PMAP_UNLOCK(pmap);
5518         return (val);
5519 }
5520
5521 void
5522 pmap_activate(struct thread *td)
5523 {
5524         pmap_t  pmap, oldpmap;
5525         u_int   cpuid;
5526         u_int32_t  cr3;
5527
5528         critical_enter();
5529         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5530         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5531         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5532 #if defined(SMP)
5533         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5534         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5535 #else
5536         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5537         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5538 #endif
5539 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5540         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5541 #else
5542         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5543 #endif
5544         /*
5545          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5546          */
5547         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5548         load_cr3(cr3);
5549         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5550         critical_exit();
5551 }
5552
5553 void
5554 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5555 {
5556 }
5557
5558 /*
5559  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5560  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5561  */
5562 void
5563 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5564     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5565 {
5566         vm_offset_t superpage_offset;
5567
5568         if (size < NBPDR)
5569                 return;
5570         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5571                 offset += ptoa(object->pg_color);
5572         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5573         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5574             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5575                 return;
5576         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5577                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5578         else
5579                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5580 }
5581
5582 vm_offset_t
5583 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5584 {
5585         vm_offset_t qaddr;
5586         pt_entry_t *pte;
5587
5588         critical_enter();
5589         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5590         pte = vtopte(qaddr);
5591
5592         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5593         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5594             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5595         invlpg(qaddr);
5596
5597         return (qaddr);
5598 }
5599
5600 void
5601 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5602 {
5603         vm_offset_t qaddr;
5604         pt_entry_t *pte;
5605
5606         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5607         pte = vtopte(qaddr);
5608
5609         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5610         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5611
5612         *pte = 0;
5613         critical_exit();
5614 }
5615
5616 #if defined(PMAP_DEBUG)
5617 pmap_pid_dump(int pid)
5618 {
5619         pmap_t pmap;
5620         struct proc *p;
5621         int npte = 0;
5622         int index;
5623
5624         sx_slock(&allproc_lock);
5625         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5626                 if (p->p_pid != pid)
5627                         continue;
5628
5629                 if (p->p_vmspace) {
5630                         int i,j;
5631                         index = 0;
5632                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5633                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5634                                 pd_entry_t *pde;
5635                                 pt_entry_t *pte;
5636                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5637                                 
5638                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5639                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5640                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5641                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5642                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5643                                                         if (index) {
5644                                                                 index = 0;
5645                                                                 printf("\n");
5646                                                         }
5647                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5648                                                         return (npte);
5649                                                 }
5650                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5651                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5652                                                         pt_entry_t pa;
5653                                                         vm_page_t m;
5654                                                         pa = *pte;
5655                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5656                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5657                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5658                                                         npte++;
5659                                                         index++;
5660                                                         if (index >= 2) {
5661                                                                 index = 0;
5662                                                                 printf("\n");
5663                                                         } else {
5664                                                                 printf(" ");
5665                                                         }
5666                                                 }
5667                                         }
5668                                 }
5669                         }
5670                 }
5671         }
5672         sx_sunlock(&allproc_lock);
5673         return (npte);
5674 }
5675 #endif