]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Restore the check for the page size extension after r332489.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <machine/bootinfo.h>
152 #include <machine/cpu.h>
153 #include <machine/cputypes.h>
154 #include <machine/md_var.h>
155 #include <machine/pcb.h>
156 #include <machine/specialreg.h>
157 #ifdef SMP
158 #include <machine/smp.h>
159 #endif
160
161 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
162 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
163 #endif
164
165 #if !defined(DIAGNOSTIC)
166 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
167 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
168 #else
169 #define PMAP_INLINE     extern inline
170 #endif
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201
202 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
203 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
204 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
205 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
206
207 static int nkpt = NKPT;
208 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
209
210 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
216
217 static int pat_works = 1;
218 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
219     "Is page attribute table fully functional?");
220
221 static int pg_ps_enabled = 1;
222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
223     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
224
225 #define PAT_INDEX_SIZE  8
226 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
227
228 /*
229  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
230  */
231 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
232 static struct pmap_preinit_mapping {
233         vm_paddr_t      pa;
234         vm_offset_t     va;
235         vm_size_t       sz;
236         int             mode;
237 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
238 static int pmap_initialized;
239
240 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
241
242 /*
243  * Data for the pv entry allocation mechanism
244  */
245 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
246 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
247 static struct md_page *pv_table;
248 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
249
250 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
251 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
252 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
253
254 /*
255  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
256  */
257 pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t ptvmmap = 0;
260 caddr_t CADDR3;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 int pti;
287
288 /*
289  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
290  */
291 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
292 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
293
294 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
295 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
296 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
297 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
298 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
299                     u_int flags);
300 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
301 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 #endif
303 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
304 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
305                     vm_offset_t va);
306 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
307
308 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
309 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
310                     vm_prot_t prot);
311 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
312                     u_int flags, vm_page_t m);
313 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
314     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
315 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
316 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
317 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
318                     pd_entry_t pde);
319 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
320 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
321 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
322 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
323 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
324 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
325 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
326 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
327 #endif
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
339                     struct spglist *free);
340 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
341                                         vm_offset_t va);
342 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
343 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
344     vm_page_t m);
345 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
346     pd_entry_t newpde);
347 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
348
349 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
350
351 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
352 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
353 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
354 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
355 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
356 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
357 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
358     uint8_t *flags, int wait);
359 #endif
360 static void pmap_init_trm(void);
361
362 static __inline void pagezero(void *page);
363
364 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
365 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
366
367 void pmap_cold(void);
368 extern char _end[];
369 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
370 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
371 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
372 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
373 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
374 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
375 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
376 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
377 #endif
378 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
379 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
380 extern u_long tramp_idleptd;
381
382 static u_long
383 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
384 {
385         u_long res;
386
387         res = *physfree;
388         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
389         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
390         return (res);
391 }
392
393 static void
394 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
395 {
396         pt_entry_t *pt;
397
398         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
399             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
400                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
401 }
402
403 static void
404 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
405 {
406
407         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
408 }
409
410 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
411
412 /*
413  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
414  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
415  * does not require relocations.
416  */
417 void
418 pmap_cold(void)
419 {
420         pt_entry_t *pt;
421         u_long a;
422         u_int cr3, ncr4;
423
424         physfree = (u_long)&_end;
425         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
426                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
427         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
428                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
429         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
430         KERNend = physfree;
431
432         /* Allocate Kernel Page Tables */
433         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
434         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
435
436         /* Allocate Page Table Directory */
437 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
438         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
439         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
440 #endif
441         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
442
443         /*
444          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
445          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
446          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
447          * physical memory due to 1:1 mappings.
448          */
449         allocpages(1, &physfree);
450         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
451
452         /* vm86/bios stack */
453         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
454
455         /* pgtable + ext + IOPAGES */
456         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
457
458         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
459         for (a = 0; a < NKPT; a++)
460                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
461
462 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
463         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
464         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
465                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
466 #endif
467
468         /*
469          * Install recursive mapping for kernel page tables into
470          * itself.
471          */
472         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
473                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
474                     PG_RW;
475
476         /*
477          * Initialize page table pages mapping physical address zero
478          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
479          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
480          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
481          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
482          * kernel PDEs before we turn on paging.
483          *
484          * This and all other page table entries allow read and write
485          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
486          * access restrictions.
487          */
488         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
489         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
490         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
491
492         /* Map page table directory */
493 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
494         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
495 #endif
496         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
497
498         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
499         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
500
501         /* Map proc0kstack */
502         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
503         /* ISA hole already mapped */
504
505         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
506         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
507
508         /* Map page 0 into the vm86 page table */
509         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
510
511         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
512         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
513             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
514                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
515                     PG_M | PG_V;
516
517         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
518         ncr4 = 0;
519         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
520                 ncr4 |= CR4_PSE;
521                 pseflag = PG_PS;
522                 /*
523                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
524                  * page table pages are wasted.
525                  */
526                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
527                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
528                             PG_RW | PG_V;
529         }
530         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
531                 ncr4 |= CR4_PGE;
532                 pgeflag = PG_G;
533         }
534         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
535 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
536         ncr4 |= CR4_PAE;
537 #endif
538         if (ncr4 != 0)
539                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
540
541         /* Now enable paging */
542 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
543         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
544 #else
545         cr3 = (u_int)IdlePTD;
546 #endif
547         tramp_idleptd = cr3;
548         load_cr3(cr3);
549         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
550
551         /*
552          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
553          * linked to run.
554          */
555
556         /*
557          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
558          * to get some null pointer checks.
559          */
560         IdlePTD[0] = 0;
561         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
562 }
563
564 /*
565  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
566  *
567  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
568  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
569  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
570  */
571 void
572 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
573 {
574         vm_offset_t va;
575         pt_entry_t *pte, *unused;
576         struct pcpu *pc;
577         int i;
578
579         /*
580          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
581          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
582          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
583          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
584          * addresses to superpage mappings.
585          */
586         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
587
588         /*
589          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
590          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
591          * address space, because locore may not have mapped every physical
592          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
593          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
594          */
595         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
596
597         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
598
599         /*
600          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
601          */
602         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
603         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
604 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
605         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
606 #endif
607         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
608         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
609
610         /*
611          * Initialize the global pv list lock.
612          */
613         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
614
615         /*
616          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
617          * mapping of pages.
618          */
619 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
620         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
621
622         va = virtual_avail;
623         pte = vtopte(va);
624
625
626         /*
627          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
628          * during early boot.
629          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
630          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
631          */
632         pc = get_pcpu();
633         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
634         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
635         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
636         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
637
638         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
639
640         /*
641          * Crashdump maps.
642          */
643         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
644
645         /*
646          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
647          */
648         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
649
650         /*
651          * msgbufp is used to map the system message buffer.
652          */
653         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
654
655         /*
656          * KPTmap is used by pmap_kextract().
657          *
658          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
659          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
660          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
661          */
662         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
663
664         for (i = 0; i < NKPT; i++)
665                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
666
667         /*
668          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
669          * respectively.
670          */
671         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
672         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
673         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
674
675         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
676
677         virtual_avail = va;
678
679         /*
680          * Initialize the PAT MSR if present.
681          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
682          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
683          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
684          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
685          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
686          */
687         pmap_init_pat();
688 }
689
690 static void
691 pmap_init_reserved_pages(void)
692 {
693         struct pcpu *pc;
694         vm_offset_t pages;
695         int i;
696
697         CPU_FOREACH(i) {
698                 pc = pcpu_find(i);
699                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
700                     MTX_NEW);
701                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
702                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
703                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
704                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
705                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
706                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
707                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
708                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
709                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
710                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
711                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
712
713                 /*
714                  * Skip if the mappings have already been initialized,
715                  * i.e. this is the BSP.
716                  */
717                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
718                         continue;
719
720                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
721                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
722                 if (pages == 0)
723                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
724                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
725                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
726                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
727                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
728                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
729         }
730 }
731  
732 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
733
734 /*
735  * Setup the PAT MSR.
736  */
737 void
738 pmap_init_pat(void)
739 {
740         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
741         uint64_t pat_msr;
742         u_long cr0, cr4;
743         int i;
744
745         /* Set default PAT index table. */
746         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
747                 pat_table[i] = -1;
748         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
749         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
750         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
751         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
752         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
753         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
754
755         /*
756          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
757          * We assume that PAT support implies PGE.
758          */
759         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
760                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
761                         pat_index[i] = pat_table[i];
762                 pat_works = 0;
763                 return;
764         }
765
766         /*
767          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
768          * PAT entries.
769          *
770          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
771          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
772          * or Mode C Paging)
773          *
774          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
775          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
776          */
777         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
778             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
779                 pat_works = 0;
780
781         /* Initialize default PAT entries. */
782         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
783             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
784             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
785             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
786             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
787             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
788             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
789             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
790
791         if (pat_works) {
792                 /*
793                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
794                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
795                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
796                  */
797                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
798                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
799                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
800                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
801                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
802                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
803         } else {
804                 /*
805                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
806                  */
807                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
808                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
809                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
810         }
811
812         /* Disable PGE. */
813         cr4 = rcr4();
814         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
815
816         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
817         cr0 = rcr0();
818         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
819
820         /* Flushes caches and TLBs. */
821         wbinvd();
822         invltlb();
823
824         /* Update PAT and index table. */
825         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
826         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
827                 pat_index[i] = pat_table[i];
828
829         /* Flush caches and TLBs again. */
830         wbinvd();
831         invltlb();
832
833         /* Restore caches and PGE. */
834         load_cr0(cr0);
835         load_cr4(cr4);
836 }
837
838 /*
839  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
840  */
841 void
842 pmap_page_init(vm_page_t m)
843 {
844
845         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
846         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
847 }
848
849 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
850 static void *
851 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
852     int wait)
853 {
854
855         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
856         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
857         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
858             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
859 }
860 #endif
861
862 /*
863  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
864  * Requirements:
865  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
866  *    are ever set, PG_V in particular.
867  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
868  *    on PAE systems.  This should be ok.
869  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
870  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
871  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
872  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
873  */
874 static vm_offset_t
875 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
876 {
877         pt_entry_t *pte;
878         vm_offset_t va;
879
880         va = *head;
881         if (va == 0)
882                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
883         pte = vtopte(va);
884         *head = *pte;
885         if (*head & PG_V)
886                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
887         *pte = 0;
888         return (va);
889 }
890
891 static void
892 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
893 {
894         pt_entry_t *pte;
895
896         if (va & PG_V)
897                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
898         pte = vtopte(va);
899         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
900         *head = va;
901 }
902
903 static void
904 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
905 {
906         int i;
907         vm_offset_t va;
908
909         *head = 0;
910         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
911                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
912                 pmap_ptelist_free(head, va);
913         }
914 }
915
916
917 /*
918  *      Initialize the pmap module.
919  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
920  *      system needs to map virtual memory.
921  */
922 void
923 pmap_init(void)
924 {
925         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
926         vm_page_t mpte;
927         vm_size_t s;
928         int i, pv_npg;
929
930         /*
931          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
932          * page table pages.
933          */ 
934         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
935                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
936                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
937                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
938                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
939                 mpte->pindex = i + KPTDI;
940                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
941         }
942
943         /*
944          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
945          * high water mark so that the system can recover from excessive
946          * numbers of pv entries.
947          */
948         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
949         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
950         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
951         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
952         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
953
954         /*
955          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
956          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
957          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
958          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
959          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
960          * include at least one feature that is only supported by older Intel
961          * or newer AMD processors.
962          */
963         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
964             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
965             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
966             AMDID2_FMA4)) == 0)
967                 workaround_erratum383 = 1;
968
969         /*
970          * Are large page mappings supported and enabled?
971          */
972         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
973         if (pseflag == 0)
974                 pg_ps_enabled = 0;
975         else if (pg_ps_enabled) {
976                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
977                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
978                 pagesizes[1] = NBPDR;
979         }
980
981         /*
982          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
983          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
984          */
985         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
986             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
987
988         /*
989          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
990          */
991         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
992         s = round_page(s);
993         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
994             M_WAITOK | M_ZERO);
995         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
996                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
997
998         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
999         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1000         if (pv_chunkbase == NULL)
1001                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1002         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1003 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1004         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1005             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1006             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1007         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1008 #endif
1009
1010         pmap_initialized = 1;
1011         pmap_init_trm();
1012
1013         if (!bootverbose)
1014                 return;
1015         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1016                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1017                 if (ppim->va == 0)
1018                         continue;
1019                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1020                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1021         }
1022
1023 }
1024
1025
1026 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1027         "Max number of PV entries");
1028 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1029         "Page share factor per proc");
1030
1031 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1032     "2/4MB page mapping counters");
1033
1034 static u_long pmap_pde_demotions;
1035 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1036     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1037
1038 static u_long pmap_pde_mappings;
1039 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1040     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1041
1042 static u_long pmap_pde_p_failures;
1043 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1044     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1045
1046 static u_long pmap_pde_promotions;
1047 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1048     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1049
1050 /***************************************************
1051  * Low level helper routines.....
1052  ***************************************************/
1053
1054 /*
1055  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1056  * caching mode.
1057  */
1058 int
1059 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
1060 {
1061         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1062
1063         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
1064                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1065
1066         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1067         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1068
1069         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1070         pat_idx = pat_index[mode];
1071
1072         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1073         cache_bits = 0;
1074         if (pat_idx & 0x4)
1075                 cache_bits |= pat_flag;
1076         if (pat_idx & 0x2)
1077                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1078         if (pat_idx & 0x1)
1079                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1080         return (cache_bits);
1081 }
1082
1083 bool
1084 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap)
1085 {
1086
1087         return (pg_ps_enabled);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1092  */
1093 static void
1094 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1095 {
1096         pd_entry_t *pde;
1097
1098         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1099         pde_store(pde, newpde);
1100 }
1101
1102 /*
1103  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1104  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1105  * calling processor's TLB is affected.
1106  *
1107  * The calling thread must be pinned to a processor.
1108  */
1109 static void
1110 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1111 {
1112
1113         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1114                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1115                 invlpg(va);
1116         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1117                 /*
1118                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1119                  * because there are too many to flush individually.
1120                  */
1121                 invltlb();
1122 }
1123
1124 void
1125 invltlb_glob(void)
1126 {
1127
1128         invltlb();
1129 }
1130
1131
1132 #ifdef SMP
1133 /*
1134  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1135  *
1136  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1137  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1138  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1139  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1140  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1141  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1142  * one of the following functions but before a store updating the page
1143  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1144  * processor before its pm_active field is checked but due to
1145  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1146  * pmap as inactive on the other processor.
1147  * 
1148  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1149  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1150  * processor.
1151  */
1152 void
1153 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1154 {
1155         cpuset_t *mask, other_cpus;
1156         u_int cpuid;
1157
1158         sched_pin();
1159         if (pmap == kernel_pmap) {
1160                 invlpg(va);
1161                 mask = &all_cpus;
1162         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1163                 mask = &all_cpus;
1164         } else {
1165                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1166                 other_cpus = all_cpus;
1167                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1168                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1169                 mask = &other_cpus;
1170         }
1171         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1172         sched_unpin();
1173 }
1174
1175 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1176 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1177
1178 void
1179 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1180 {
1181         cpuset_t *mask, other_cpus;
1182         vm_offset_t addr;
1183         u_int cpuid;
1184
1185         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1186                 pmap_invalidate_all(pmap);
1187                 return;
1188         }
1189
1190         sched_pin();
1191         if (pmap == kernel_pmap) {
1192                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1193                         invlpg(addr);
1194                 mask = &all_cpus;
1195         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1196                 mask = &all_cpus;
1197         } else {
1198                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1199                 other_cpus = all_cpus;
1200                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1201                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1202                 mask = &other_cpus;
1203         }
1204         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1205         sched_unpin();
1206 }
1207
1208 void
1209 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1210 {
1211         cpuset_t *mask, other_cpus;
1212         u_int cpuid;
1213
1214         sched_pin();
1215         if (pmap == kernel_pmap) {
1216                 invltlb();
1217                 mask = &all_cpus;
1218         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1219                 mask = &all_cpus;
1220         } else {
1221                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1222                 other_cpus = all_cpus;
1223                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1224                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1225                 mask = &other_cpus;
1226         }
1227         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1228         sched_unpin();
1229 }
1230
1231 void
1232 pmap_invalidate_cache(void)
1233 {
1234
1235         sched_pin();
1236         wbinvd();
1237         smp_cache_flush();
1238         sched_unpin();
1239 }
1240
1241 struct pde_action {
1242         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1243         vm_offset_t va;
1244         pd_entry_t *pde;
1245         pd_entry_t newpde;
1246         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1247 };
1248
1249 static void
1250 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1251 {
1252         struct pde_action *act = arg;
1253         pd_entry_t *pde;
1254
1255         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1256                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1257                 pde_store(pde, act->newpde);
1258         }
1259 }
1260
1261 static void
1262 pmap_update_pde_user(void *arg)
1263 {
1264         struct pde_action *act = arg;
1265
1266         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1267                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1268 }
1269
1270 static void
1271 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1272 {
1273         struct pde_action *act = arg;
1274
1275         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1276                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1281  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1282  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1283  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1284  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1285  * hardware error.
1286  */
1287 static void
1288 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1289 {
1290         struct pde_action act;
1291         cpuset_t active, other_cpus;
1292         u_int cpuid;
1293
1294         sched_pin();
1295         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1296         other_cpus = all_cpus;
1297         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1298         if (pmap == kernel_pmap)
1299                 active = all_cpus;
1300         else
1301                 active = pmap->pm_active;
1302         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1303                 act.store = cpuid;
1304                 act.invalidate = active;
1305                 act.va = va;
1306                 act.pde = pde;
1307                 act.newpde = newpde;
1308                 CPU_SET(cpuid, &active);
1309                 smp_rendezvous_cpus(active,
1310                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1311                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1312                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1313         } else {
1314                 if (pmap == kernel_pmap)
1315                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1316                 else
1317                         pde_store(pde, newpde);
1318                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1319                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1320         }
1321         sched_unpin();
1322 }
1323 #else /* !SMP */
1324 /*
1325  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1326  * We inline these within pmap.c for speed.
1327  */
1328 PMAP_INLINE void
1329 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1330 {
1331
1332         if (pmap == kernel_pmap)
1333                 invlpg(va);
1334 }
1335
1336 PMAP_INLINE void
1337 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1338 {
1339         vm_offset_t addr;
1340
1341         if (pmap == kernel_pmap)
1342                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1343                         invlpg(addr);
1344 }
1345
1346 PMAP_INLINE void
1347 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1348 {
1349
1350         if (pmap == kernel_pmap)
1351                 invltlb();
1352 }
1353
1354 PMAP_INLINE void
1355 pmap_invalidate_cache(void)
1356 {
1357
1358         wbinvd();
1359 }
1360
1361 static void
1362 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1363 {
1364
1365         if (pmap == kernel_pmap)
1366                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1367         else
1368                 pde_store(pde, newpde);
1369         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1370                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1371 }
1372 #endif /* !SMP */
1373
1374 static void
1375 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1376 {
1377
1378         /*
1379          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1380          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1381          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1382          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1383          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1384          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1385          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1386          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1387          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1388          */
1389         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1390                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1391         else
1392                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1393 }
1394
1395 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1396
1397 void
1398 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1399 {
1400
1401         if (force) {
1402                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1403         } else {
1404                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1405                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1406                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1407                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1408         }
1409
1410         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1411                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1412         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1413             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1414 #ifdef DEV_APIC
1415                 /*
1416                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1417                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1418                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1419                  * don't need to flush for that range anyway.
1420                  */
1421                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1422                         return;
1423 #endif
1424                 /*
1425                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1426                  * instruction to insure that previous stores are
1427                  * included in the write-back.  The processor
1428                  * propagates flush to other processors in the cache
1429                  * coherence domain.
1430                  */
1431                 sfence();
1432                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1433                         clflushopt(sva);
1434                 sfence();
1435         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1436             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1437 #ifdef DEV_APIC
1438                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1439                         return;
1440 #endif
1441                 /*
1442                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1443                  */
1444                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1445                         mfence();
1446                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1447                         clflush(sva);
1448                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1449                         mfence();
1450         } else {
1451
1452                 /*
1453                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1454                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1455                  * Globally invalidate cache.
1456                  */
1457                 pmap_invalidate_cache();
1458         }
1459 }
1460
1461 void
1462 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1463 {
1464         int i;
1465
1466         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1467             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1468                 pmap_invalidate_cache();
1469         } else {
1470                 for (i = 0; i < count; i++)
1471                         pmap_flush_page(pages[i]);
1472         }
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Are we current address space or kernel?
1477  */
1478 static __inline int
1479 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1480 {
1481
1482         return (pmap == kernel_pmap);
1483 }
1484
1485 /*
1486  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1487  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1488  */
1489 pt_entry_t *
1490 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1491 {
1492         pd_entry_t newpf;
1493         pd_entry_t *pde;
1494
1495         pde = pmap_pde(pmap, va);
1496         if (*pde & PG_PS)
1497                 return (pde);
1498         if (*pde != 0) {
1499                 /* are we current address space or kernel? */
1500                 if (pmap_is_current(pmap))
1501                         return (vtopte(va));
1502                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1503                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1504                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1505                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1506                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1507                 }
1508                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1509         }
1510         return (NULL);
1511 }
1512
1513 /*
1514  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1515  * being NULL.
1516  */
1517 static __inline void
1518 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1519 {
1520
1521         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1522                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1527  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1528  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1529  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1530  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1531  */
1532 static __inline void
1533 invlcaddr(void *caddr)
1534 {
1535
1536         invlpg((u_int)caddr);
1537 }
1538
1539 /*
1540  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1541  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1542  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1543  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1544  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1545  *
1546  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1547  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1548  */
1549 static pt_entry_t *
1550 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1551 {
1552         pd_entry_t newpf;
1553         pd_entry_t *pde;
1554
1555         pde = pmap_pde(pmap, va);
1556         if (*pde & PG_PS)
1557                 return (pde);
1558         if (*pde != 0) {
1559                 /* are we current address space or kernel? */
1560                 if (pmap_is_current(pmap))
1561                         return (vtopte(va));
1562                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1563                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1564                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1565                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1566                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1567 #ifdef SMP
1568                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1569 #endif
1570                         invlcaddr(PADDR1);
1571                         PMAP1changed++;
1572                 } else
1573 #ifdef SMP
1574                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1575                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1576                         invlcaddr(PADDR1);
1577                         PMAP1changedcpu++;
1578                 } else
1579 #endif
1580                         PMAP1unchanged++;
1581                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1582         }
1583         return (0);
1584 }
1585
1586 static pt_entry_t *
1587 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1588 {
1589         pd_entry_t newpf;
1590         pd_entry_t *pde;
1591
1592         pde = pmap_pde(pmap, va);
1593         if (*pde & PG_PS)
1594                 return (pde);
1595         if (*pde != 0) {
1596                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1597                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1598                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1599                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1600                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1601 #ifdef SMP
1602                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1603 #endif
1604                         invlcaddr(PADDR3);
1605                         PMAP1changed++;
1606                 } else
1607 #ifdef SMP
1608                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1609                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1610                         invlcaddr(PADDR3);
1611                         PMAP1changedcpu++;
1612                 } else
1613 #endif
1614                         PMAP1unchanged++;
1615                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1616         }
1617         return (0);
1618 }
1619
1620 static pt_entry_t
1621 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1622 {
1623         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1624
1625         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1626         pde &= PG_FRAME;
1627         critical_enter();
1628         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1629         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1630                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1631                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1632         }
1633         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1634             (NPTEPG - 1));
1635         pte = *ptep;
1636         critical_exit();
1637         return (pte);
1638 }
1639
1640 /*
1641  *      Routine:        pmap_extract
1642  *      Function:
1643  *              Extract the physical page address associated
1644  *              with the given map/virtual_address pair.
1645  */
1646 vm_paddr_t 
1647 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1648 {
1649         vm_paddr_t rtval;
1650         pt_entry_t pte;
1651         pd_entry_t pde;
1652
1653         rtval = 0;
1654         PMAP_LOCK(pmap);
1655         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1656         if (pde != 0) {
1657                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1658                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1659                 else {
1660                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1661                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1662                 }
1663         }
1664         PMAP_UNLOCK(pmap);
1665         return (rtval);
1666 }
1667
1668 /*
1669  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1670  *      Function:
1671  *              Atomically extract and hold the physical page
1672  *              with the given pmap and virtual address pair
1673  *              if that mapping permits the given protection.
1674  */
1675 vm_page_t
1676 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1677 {
1678         pd_entry_t pde;
1679         pt_entry_t pte;
1680         vm_page_t m;
1681         vm_paddr_t pa;
1682
1683         pa = 0;
1684         m = NULL;
1685         PMAP_LOCK(pmap);
1686 retry:
1687         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1688         if (pde != 0) {
1689                 if (pde & PG_PS) {
1690                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1691                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1692                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1693                                         goto retry;
1694                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1695                         }
1696                 } else {
1697                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1698                         if (pte != 0 &&
1699                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1700                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1701                                     &pa))
1702                                         goto retry;
1703                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1704                         }
1705                 }
1706                 if (m != NULL)
1707                         vm_page_hold(m);
1708         }
1709         PA_UNLOCK_COND(pa);
1710         PMAP_UNLOCK(pmap);
1711         return (m);
1712 }
1713
1714 /***************************************************
1715  * Low level mapping routines.....
1716  ***************************************************/
1717
1718 /*
1719  * Add a wired page to the kva.
1720  * Note: not SMP coherent.
1721  *
1722  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1723  */
1724 PMAP_INLINE void 
1725 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1726 {
1727         pt_entry_t *pte;
1728
1729         pte = vtopte(va);
1730         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1731 }
1732
1733 static __inline void
1734 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1735 {
1736         pt_entry_t *pte;
1737
1738         pte = vtopte(va);
1739         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(mode, 0));
1740 }
1741
1742 /*
1743  * Remove a page from the kernel pagetables.
1744  * Note: not SMP coherent.
1745  *
1746  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1747  */
1748 PMAP_INLINE void
1749 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1750 {
1751         pt_entry_t *pte;
1752
1753         pte = vtopte(va);
1754         pte_clear(pte);
1755 }
1756
1757 /*
1758  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1759  *      virtual address space.
1760  *
1761  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1762  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1763  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1764  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1765  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1766  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1767  *      region.
1768  */
1769 vm_offset_t
1770 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1771 {
1772         vm_offset_t va, sva;
1773         vm_paddr_t superpage_offset;
1774         pd_entry_t newpde;
1775
1776         va = *virt;
1777         /*
1778          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1779          * least one superpage mapping to be created?
1780          */ 
1781         superpage_offset = start & PDRMASK;
1782         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1783                 /*
1784                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1785                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1786                  */
1787                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1788                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1789                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1790                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1791         }
1792         sva = va;
1793         while (start < end) {
1794                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1795                     pseflag != 0) {
1796                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1797                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1798                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1799                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1800                         va += NBPDR;
1801                         start += NBPDR;
1802                 } else {
1803                         pmap_kenter(va, start);
1804                         va += PAGE_SIZE;
1805                         start += PAGE_SIZE;
1806                 }
1807         }
1808         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1809         *virt = va;
1810         return (sva);
1811 }
1812
1813
1814 /*
1815  * Add a list of wired pages to the kva
1816  * this routine is only used for temporary
1817  * kernel mappings that do not need to have
1818  * page modification or references recorded.
1819  * Note that old mappings are simply written
1820  * over.  The page *must* be wired.
1821  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1822  */
1823 void
1824 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1825 {
1826         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1827         vm_page_t m;
1828
1829         oldpte = 0;
1830         pte = vtopte(sva);
1831         endpte = pte + count;
1832         while (pte < endpte) {
1833                 m = *ma++;
1834                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1835                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1836                         oldpte |= *pte;
1837 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1838                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1839 #else
1840                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1841 #endif
1842                 }
1843                 pte++;
1844         }
1845         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1846                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1847                     PAGE_SIZE);
1848 }
1849
1850 /*
1851  * This routine tears out page mappings from the
1852  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1853  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1854  */
1855 void
1856 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1857 {
1858         vm_offset_t va;
1859
1860         va = sva;
1861         while (count-- > 0) {
1862                 pmap_kremove(va);
1863                 va += PAGE_SIZE;
1864         }
1865         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1866 }
1867
1868 /***************************************************
1869  * Page table page management routines.....
1870  ***************************************************/
1871 /*
1872  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1873  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1874  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1875  */
1876 static __inline void
1877 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1878     boolean_t set_PG_ZERO)
1879 {
1880
1881         if (set_PG_ZERO)
1882                 m->flags |= PG_ZERO;
1883         else
1884                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1885         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1886 }
1887
1888 /*
1889  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1890  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1891  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1892  * ordered by this virtual address range.
1893  */
1894 static __inline int
1895 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1896 {
1897
1898         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1899         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1900 }
1901
1902 /*
1903  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1904  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1905  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1906  * specified virtual address.
1907  */
1908 static __inline vm_page_t
1909 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1910 {
1911
1912         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1913         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1914 }
1915
1916 /*
1917  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1918  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1919  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1920  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1921  */
1922 static inline boolean_t
1923 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1924 {
1925
1926         --m->wire_count;
1927         if (m->wire_count == 0) {
1928                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1929                 return (TRUE);
1930         } else
1931                 return (FALSE);
1932 }
1933
1934 static void
1935 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1936 {
1937
1938         /*
1939          * unmap the page table page
1940          */
1941         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1942         --pmap->pm_stats.resident_count;
1943
1944         /*
1945          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1946          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1947          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1948          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1949          * shootdown is done.
1950          */
1951         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1952         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * After removing a page table entry, this routine is used to
1957  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1958  */
1959 static int
1960 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1961 {
1962         pd_entry_t ptepde;
1963         vm_page_t mpte;
1964
1965         if (pmap == kernel_pmap)
1966                 return (0);
1967         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1968         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1969         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Initialize the pmap for the swapper process.
1974  */
1975 void
1976 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1977 {
1978
1979         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1980         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1981 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1982         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
1983 #endif
1984         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1985         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1986         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1987         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1988         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1989 }
1990
1991 /*
1992  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1993  * such as one in a vmspace structure.
1994  */
1995 int
1996 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1997 {
1998         vm_page_t m;
1999         int i;
2000
2001         /*
2002          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2003          * page directory table.
2004          */
2005         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2006                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2007                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2008                         return (0);
2009 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2010                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2011                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2012                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2013                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2014                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2015                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2016 #endif
2017                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2018         }
2019         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2020             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2021
2022         /*
2023          * allocate the page directory page(s)
2024          */
2025         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2026                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2027                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2028                 if (m == NULL) {
2029                         vm_wait(NULL);
2030                 } else {
2031                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2032 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2033                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2034 #endif
2035                         i++;
2036                 }
2037         }
2038
2039         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2040
2041         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2042                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2043                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2044
2045         /* Install the trampoline mapping. */
2046         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2047
2048         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2049         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2050         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2051
2052         return (1);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * this routine is called if the page table page is not
2057  * mapped correctly.
2058  */
2059 static vm_page_t
2060 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2061 {
2062         vm_paddr_t ptepa;
2063         vm_page_t m;
2064
2065         /*
2066          * Allocate a page table page.
2067          */
2068         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2069             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2070                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2071                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2072                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2073                         vm_wait(NULL);
2074                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2075                         PMAP_LOCK(pmap);
2076                 }
2077
2078                 /*
2079                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2080                  * page may have been allocated.
2081                  */
2082                 return (NULL);
2083         }
2084         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2085                 pmap_zero_page(m);
2086
2087         /*
2088          * Map the pagetable page into the process address space, if
2089          * it isn't already there.
2090          */
2091
2092         pmap->pm_stats.resident_count++;
2093
2094         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2095         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2096                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2097
2098         return (m);
2099 }
2100
2101 static vm_page_t
2102 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2103 {
2104         u_int ptepindex;
2105         pd_entry_t ptepa;
2106         vm_page_t m;
2107
2108         /*
2109          * Calculate pagetable page index
2110          */
2111         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2112 retry:
2113         /*
2114          * Get the page directory entry
2115          */
2116         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2117
2118         /*
2119          * This supports switching from a 4MB page to a
2120          * normal 4K page.
2121          */
2122         if (ptepa & PG_PS) {
2123                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2124                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2125         }
2126
2127         /*
2128          * If the page table page is mapped, we just increment the
2129          * hold count, and activate it.
2130          */
2131         if (ptepa) {
2132                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2133                 m->wire_count++;
2134         } else {
2135                 /*
2136                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2137                  * been deallocated. 
2138                  */
2139                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2140                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2141                         goto retry;
2142         }
2143         return (m);
2144 }
2145
2146
2147 /***************************************************
2148 * Pmap allocation/deallocation routines.
2149  ***************************************************/
2150
2151 /*
2152  * Release any resources held by the given physical map.
2153  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2154  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2155  */
2156 void
2157 pmap_release(pmap_t pmap)
2158 {
2159         vm_page_t m;
2160         int i;
2161
2162         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2163             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2164             pmap->pm_stats.resident_count));
2165         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2166             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2167         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2168             ("releasing active pmap %p", pmap));
2169
2170         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2171
2172         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2173                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2174 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2175                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2176                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2177 #endif
2178                 vm_page_unwire_noq(m);
2179                 vm_page_free(m);
2180         }
2181 }
2182
2183 static int
2184 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2185 {
2186         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2187
2188         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2189 }
2190 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2191     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2192
2193 static int
2194 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2195 {
2196         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2197
2198         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2199 }
2200 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2201     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2202
2203 /*
2204  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2205  */
2206 void
2207 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2208 {
2209         vm_paddr_t ptppaddr;
2210         vm_page_t nkpg;
2211         pd_entry_t newpdir;
2212
2213         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2214         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2215         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2216                 addr = kernel_map->max_offset;
2217         while (kernel_vm_end < addr) {
2218                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2219                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2220                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2221                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2222                                 break;
2223                         }
2224                         continue;
2225                 }
2226
2227                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2228                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2229                     VM_ALLOC_ZERO);
2230                 if (nkpg == NULL)
2231                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2232
2233                 nkpt++;
2234
2235                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2236                         pmap_zero_page(nkpg);
2237                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2238                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2239                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2240
2241                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2242                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2243                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2244                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2245                         break;
2246                 }
2247         }
2248 }
2249
2250
2251 /***************************************************
2252  * page management routines.
2253  ***************************************************/
2254
2255 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2256 CTASSERT(_NPCM == 11);
2257 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2258
2259 static __inline struct pv_chunk *
2260 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2261 {
2262
2263         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2264 }
2265
2266 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2267
2268 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2269 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2270
2271 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2272         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2273         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2274         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2275         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2276 };
2277
2278 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2279         "Current number of pv entries");
2280
2281 #ifdef PV_STATS
2282 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2283
2284 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2285         "Current number of pv entry chunks");
2286 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2287         "Current number of pv entry chunks allocated");
2288 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2289         "Current number of pv entry chunks frees");
2290 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2291         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2292
2293 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2294 static int pv_entry_spare;
2295
2296 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2297         "Current number of pv entry frees");
2298 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2299         "Current number of pv entry allocs");
2300 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2301         "Current number of spare pv entries");
2302 #endif
2303
2304 /*
2305  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2306  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2307  * another pv entry chunk.
2308  */
2309 static vm_page_t
2310 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2311 {
2312         struct pch newtail;
2313         struct pv_chunk *pc;
2314         struct md_page *pvh;
2315         pd_entry_t *pde;
2316         pmap_t pmap;
2317         pt_entry_t *pte, tpte;
2318         pv_entry_t pv;
2319         vm_offset_t va;
2320         vm_page_t m, m_pc;
2321         struct spglist free;
2322         uint32_t inuse;
2323         int bit, field, freed;
2324
2325         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2326         pmap = NULL;
2327         m_pc = NULL;
2328         SLIST_INIT(&free);
2329         TAILQ_INIT(&newtail);
2330         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2331             SLIST_EMPTY(&free))) {
2332                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2333                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2334                         if (pmap != NULL) {
2335                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2336                                 if (pmap != locked_pmap)
2337                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2338                         }
2339                         pmap = pc->pc_pmap;
2340                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2341                         if (pmap > locked_pmap)
2342                                 PMAP_LOCK(pmap);
2343                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2344                                 pmap = NULL;
2345                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2346                                 continue;
2347                         }
2348                 }
2349
2350                 /*
2351                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2352                  */
2353                 freed = 0;
2354                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2355                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2356                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2357                                 bit = bsfl(inuse);
2358                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2359                                 va = pv->pv_va;
2360                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2361                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2362                                         continue;
2363                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2364                                 tpte = *pte;
2365                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2366                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2367                                 pmap_pte_release(pte);
2368                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2369                                         continue;
2370                                 KASSERT(tpte != 0,
2371                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2372                                     pmap, va));
2373                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2374                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2375                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2376                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2377                                         vm_page_dirty(m);
2378                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2379                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2380                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2381                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2382                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2383                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2384                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2385                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2386                                                     PGA_WRITEABLE);
2387                                         }
2388                                 }
2389                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2390                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2391                                 freed++;
2392                         }
2393                 }
2394                 if (freed == 0) {
2395                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2396                         continue;
2397                 }
2398                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2399                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2400                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2401                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2402                 pv_entry_count -= freed;
2403                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2404                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2405                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2406                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2407                                     pc_list);
2408                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2409
2410                                 /*
2411                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2412                                  * sufficient.
2413                                  */
2414                                 if (pmap == locked_pmap)
2415                                         goto out;
2416                                 break;
2417                         }
2418                 if (field == _NPCM) {
2419                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2420                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2421                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2422                         /* Entire chunk is free; return it. */
2423                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2424                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2425                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2426                         break;
2427                 }
2428         }
2429 out:
2430         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2431         if (pmap != NULL) {
2432                 pmap_invalidate_all(pmap);
2433                 if (pmap != locked_pmap)
2434                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2435         }
2436         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2437                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2438                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2439                 /* Recycle a freed page table page. */
2440                 m_pc->wire_count = 1;
2441         }
2442         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2443         return (m_pc);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * free the pv_entry back to the free list
2448  */
2449 static void
2450 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2451 {
2452         struct pv_chunk *pc;
2453         int idx, field, bit;
2454
2455         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2456         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2457         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2458         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2459         pv_entry_count--;
2460         pc = pv_to_chunk(pv);
2461         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2462         field = idx / 32;
2463         bit = idx % 32;
2464         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2465         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2466                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2467                         /*
2468                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2469                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2470                          */
2471                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2472                             pc)) {
2473                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2474                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2475                                     pc_list);
2476                         }
2477                         return;
2478                 }
2479         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2480         free_pv_chunk(pc);
2481 }
2482
2483 static void
2484 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2485 {
2486         vm_page_t m;
2487
2488         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2489         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2490         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2491         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2492         /* entire chunk is free, return it */
2493         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2494         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2495         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2496         vm_page_free(m);
2497         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2498 }
2499
2500 /*
2501  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2502  * when needed.
2503  */
2504 static pv_entry_t
2505 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2506 {
2507         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2508         static struct timeval lastprint;
2509         int bit, field;
2510         pv_entry_t pv;
2511         struct pv_chunk *pc;
2512         vm_page_t m;
2513
2514         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2515         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2516         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2517         pv_entry_count++;
2518         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2519                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2520                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2521                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2522                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2523 retry:
2524         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2525         if (pc != NULL) {
2526                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2527                         if (pc->pc_map[field]) {
2528                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2529                                 break;
2530                         }
2531                 }
2532                 if (field < _NPCM) {
2533                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2534                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2535                         /* If this was the last item, move it to tail */
2536                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2537                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2538                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2539                                         return (pv);    /* not full, return */
2540                                 }
2541                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2542                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2543                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2544                         return (pv);
2545                 }
2546         }
2547         /*
2548          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2549          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2550          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2551          */
2552         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2553             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2554                 if (try) {
2555                         pv_entry_count--;
2556                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2557                         return (NULL);
2558                 }
2559                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2560                 if (m == NULL)
2561                         goto retry;
2562         }
2563         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2564         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2565         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2566         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2567         pc->pc_pmap = pmap;
2568         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2569         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2570                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2571         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2572         pv = &pc->pc_pventry[0];
2573         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2574         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2575         return (pv);
2576 }
2577
2578 static __inline pv_entry_t
2579 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2580 {
2581         pv_entry_t pv;
2582
2583         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2584         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2585                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2586                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2587                         break;
2588                 }
2589         }
2590         return (pv);
2591 }
2592
2593 static void
2594 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2595 {
2596         struct md_page *pvh;
2597         pv_entry_t pv;
2598         vm_offset_t va_last;
2599         vm_page_t m;
2600
2601         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2602         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2603             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2604
2605         /*
2606          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2607          * page's pv list.
2608          */
2609         pvh = pa_to_pvh(pa);
2610         va = trunc_4mpage(va);
2611         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2612         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2613         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2614         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2615         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2616         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2617         do {
2618                 m++;
2619                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2620                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2621                 va += PAGE_SIZE;
2622                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2623         } while (va < va_last);
2624 }
2625
2626 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2627 static void
2628 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2629 {
2630         struct md_page *pvh;
2631         pv_entry_t pv;
2632         vm_offset_t va_last;
2633         vm_page_t m;
2634
2635         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2636         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2637             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2638
2639         /*
2640          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2641          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2642          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2643          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2644          * removes one of the mappings that is being promoted.
2645          */
2646         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2647         va = trunc_4mpage(va);
2648         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2649         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2650         pvh = pa_to_pvh(pa);
2651         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2652         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2653         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2654         do {
2655                 m++;
2656                 va += PAGE_SIZE;
2657                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2658         } while (va < va_last);
2659 }
2660 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2661
2662 static void
2663 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2664 {
2665         pv_entry_t pv;
2666
2667         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2668         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2669         free_pv_entry(pmap, pv);
2670 }
2671
2672 static void
2673 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2674 {
2675         struct md_page *pvh;
2676
2677         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2678         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2679         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2680                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2681                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2682                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2683         }
2684 }
2685
2686 /*
2687  * Create a pv entry for page at pa for
2688  * (pmap, va).
2689  */
2690 static void
2691 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2692 {
2693         pv_entry_t pv;
2694
2695         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2696         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2697         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2698         pv->pv_va = va;
2699         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2700 }
2701
2702 /*
2703  * Conditionally create a pv entry.
2704  */
2705 static boolean_t
2706 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2707 {
2708         pv_entry_t pv;
2709
2710         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2711         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2712         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2713             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2714                 pv->pv_va = va;
2715                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2716                 return (TRUE);
2717         } else
2718                 return (FALSE);
2719 }
2720
2721 /*
2722  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2723  */
2724 static bool
2725 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2726 {
2727         struct md_page *pvh;
2728         pv_entry_t pv;
2729         bool noreclaim;
2730
2731         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2732         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2733         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2734             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2735                 return (false);
2736         pv->pv_va = va;
2737         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2738         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2739         return (true);
2740 }
2741
2742 /*
2743  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2744  */
2745 static void
2746 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2747 {
2748         pt_entry_t *pte;
2749
2750         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2751                 *pte = newpte;  
2752                 newpte += PAGE_SIZE;
2753         }
2754 }
2755
2756 /*
2757  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2758  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2759  */
2760 static boolean_t
2761 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2762 {
2763         pd_entry_t newpde, oldpde;
2764         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2765         vm_paddr_t mptepa;
2766         vm_page_t mpte;
2767         struct spglist free;
2768         vm_offset_t sva;
2769
2770         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2771         oldpde = *pde;
2772         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2773             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2774         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2775             NULL) {
2776                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2777                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2778                     " is missing"));
2779
2780                 /*
2781                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2782                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2783                  * allocation of the new page table page fails.
2784                  */
2785                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2786                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2787                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2788                         SLIST_INIT(&free);
2789                         sva = trunc_4mpage(va);
2790                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2791                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2792                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2793                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2794                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2795                             " in pmap %p", va, pmap);
2796                         return (FALSE);
2797                 }
2798                 if (pmap != kernel_pmap)
2799                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2800         }
2801         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2802
2803         /*
2804          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2805          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2806          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2807          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2808          */
2809         if (pmap == kernel_pmap)
2810                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2811         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2812                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2813                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2814 #ifdef SMP
2815                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2816 #endif
2817                         invlcaddr(PADDR1);
2818                         PMAP1changed++;
2819                 } else
2820 #ifdef SMP
2821                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2822                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2823                         invlcaddr(PADDR1);
2824                         PMAP1changedcpu++;
2825                 } else
2826 #endif
2827                         PMAP1unchanged++;
2828                 firstpte = PADDR1;
2829         } else {
2830                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2831                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2832                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2833                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2834                 }
2835                 firstpte = PADDR2;
2836         }
2837         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2838         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2839             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2840         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2841             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2842         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2843         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2844                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2845
2846         /*
2847          * If the page table page is new, initialize it.
2848          */
2849         if (mpte->wire_count == 1) {
2850                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2851                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2852         }
2853         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2854             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2855             " addresses"));
2856
2857         /*
2858          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2859          * entries.
2860          */ 
2861         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2862                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2863         
2864         /*
2865          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2866          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2867          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2868          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2869          * the read above and the store below. 
2870          */
2871         if (workaround_erratum383)
2872                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2873         else if (pmap == kernel_pmap)
2874                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2875         else
2876                 pde_store(pde, newpde); 
2877         if (firstpte == PADDR2)
2878                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2879
2880         /*
2881          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2882          */
2883         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2884
2885         /*
2886          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2887          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2888          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2889          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2890          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2891          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2892          * the 2mpage to referencing the page table page.
2893          */
2894         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2895                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2896
2897         pmap_pde_demotions++;
2898         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2899             " in pmap %p", va, pmap);
2900         return (TRUE);
2901 }
2902
2903 /*
2904  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2905  */
2906 static void
2907 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2908 {
2909         pd_entry_t newpde;
2910         vm_paddr_t mptepa;
2911         vm_page_t mpte;
2912
2913         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2914         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2915         if (mpte == NULL)
2916                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2917
2918         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2919         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2920
2921         /*
2922          * Initialize the page table page.
2923          */
2924         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2925
2926         /*
2927          * Remove the mapping.
2928          */
2929         if (workaround_erratum383)
2930                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2931         else 
2932                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2933
2934         /*
2935          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2936          */
2937         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2938 }
2939
2940 /*
2941  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2942  */
2943 static void
2944 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2945     struct spglist *free)
2946 {
2947         struct md_page *pvh;
2948         pd_entry_t oldpde;
2949         vm_offset_t eva, va;
2950         vm_page_t m, mpte;
2951
2952         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2953         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2954             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2955         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2956         if (oldpde & PG_W)
2957                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2958
2959         /*
2960          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2961          * PG_G.
2962          */
2963         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2964                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2965
2966         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2967         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2968                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2969                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2970                 eva = sva + NBPDR;
2971                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2972                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2973                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2974                                 vm_page_dirty(m);
2975                         if (oldpde & PG_A)
2976                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2977                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2978                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2979                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2980                 }
2981         }
2982         if (pmap == kernel_pmap) {
2983                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2984         } else {
2985                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2986                 if (mpte != NULL) {
2987                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2988                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2989                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2990                         mpte->wire_count = 0;
2991                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2992                 }
2993         }
2994 }
2995
2996 /*
2997  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2998  */
2999 static int
3000 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3001     struct spglist *free)
3002 {
3003         pt_entry_t oldpte;
3004         vm_page_t m;
3005
3006         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3007         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3008         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3009         KASSERT(oldpte != 0,
3010             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3011         if (oldpte & PG_W)
3012                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3013         /*
3014          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3015          * PG_G.
3016          */
3017         if (oldpte & PG_G)
3018                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3019         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3020         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3021                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3022                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3023                         vm_page_dirty(m);
3024                 if (oldpte & PG_A)
3025                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3026                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3027         }
3028         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3029 }
3030
3031 /*
3032  * Remove a single page from a process address space
3033  */
3034 static void
3035 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3036 {
3037         pt_entry_t *pte;
3038
3039         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3040         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3041         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3042         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3043                 return;
3044         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3045         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3050  */
3051 static bool
3052 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3053     struct spglist *free)
3054 {
3055         pt_entry_t *pte;
3056         bool anyvalid;
3057
3058         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3059         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3060         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3061         anyvalid = false;
3062         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3063             sva += PAGE_SIZE) {
3064                 if (*pte == 0)
3065                         continue;
3066
3067                 /*
3068                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3069                  * pmap_remove_pte().
3070                  */
3071                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3072                         anyvalid = true;
3073
3074                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3075                         break;
3076         }
3077         return (anyvalid);
3078 }
3079
3080 /*
3081  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3082  *
3083  *      It is assumed that the start and end are properly
3084  *      rounded to the page size.
3085  */
3086 void
3087 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3088 {
3089         vm_offset_t pdnxt;
3090         pd_entry_t ptpaddr;
3091         struct spglist free;
3092         int anyvalid;
3093
3094         /*
3095          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3096          */
3097         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3098                 return;
3099
3100         anyvalid = 0;
3101         SLIST_INIT(&free);
3102
3103         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3104         sched_pin();
3105         PMAP_LOCK(pmap);
3106
3107         /*
3108          * special handling of removing one page.  a very
3109          * common operation and easy to short circuit some
3110          * code.
3111          */
3112         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3113             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3114                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3115                 goto out;
3116         }
3117
3118         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3119                 u_int pdirindex;
3120
3121                 /*
3122                  * Calculate index for next page table.
3123                  */
3124                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3125                 if (pdnxt < sva)
3126                         pdnxt = eva;
3127                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3128                         break;
3129
3130                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3131                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3132
3133                 /*
3134                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3135                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3136                  */
3137                 if (ptpaddr == 0)
3138                         continue;
3139
3140                 /*
3141                  * Check for large page.
3142                  */
3143                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3144                         /*
3145                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3146                          * demote the mapping and fall through.
3147                          */
3148                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3149                                 /*
3150                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3151                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3152                                  */
3153                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3154                                         anyvalid = 1;
3155                                 pmap_remove_pde(pmap,
3156                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3157                                 continue;
3158                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3159                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3160                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3161                                 continue;
3162                         }
3163                 }
3164
3165                 /*
3166                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3167                  * by the current page table page, or to the end of the
3168                  * range being removed.
3169                  */
3170                 if (pdnxt > eva)
3171                         pdnxt = eva;
3172
3173                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3174                         anyvalid = 1;
3175         }
3176 out:
3177         sched_unpin();
3178         if (anyvalid)
3179                 pmap_invalidate_all(pmap);
3180         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3181         PMAP_UNLOCK(pmap);
3182         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3183 }
3184
3185 /*
3186  *      Routine:        pmap_remove_all
3187  *      Function:
3188  *              Removes this physical page from
3189  *              all physical maps in which it resides.
3190  *              Reflects back modify bits to the pager.
3191  *
3192  *      Notes:
3193  *              Original versions of this routine were very
3194  *              inefficient because they iteratively called
3195  *              pmap_remove (slow...)
3196  */
3197
3198 void
3199 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3200 {
3201         struct md_page *pvh;
3202         pv_entry_t pv;
3203         pmap_t pmap;
3204         pt_entry_t *pte, tpte;
3205         pd_entry_t *pde;
3206         vm_offset_t va;
3207         struct spglist free;
3208
3209         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3210             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3211         SLIST_INIT(&free);
3212         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3213         sched_pin();
3214         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3215                 goto small_mappings;
3216         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3217         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3218                 va = pv->pv_va;
3219                 pmap = PV_PMAP(pv);
3220                 PMAP_LOCK(pmap);
3221                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3222                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3223                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3224         }
3225 small_mappings:
3226         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3227                 pmap = PV_PMAP(pv);
3228                 PMAP_LOCK(pmap);
3229                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3230                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3231                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3232                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3233                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3234                 tpte = pte_load_clear(pte);
3235                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3236                     pmap, pv->pv_va));
3237                 if (tpte & PG_W)
3238                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3239                 if (tpte & PG_A)
3240                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3241
3242                 /*
3243                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3244                  */
3245                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3246                         vm_page_dirty(m);
3247                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3248                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3249                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3250                 free_pv_entry(pmap, pv);
3251                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3252         }
3253         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3254         sched_unpin();
3255         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3256         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3257 }
3258
3259 /*
3260  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3261  */
3262 static boolean_t
3263 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3264 {
3265         pd_entry_t newpde, oldpde;
3266         vm_offset_t eva, va;
3267         vm_page_t m;
3268         boolean_t anychanged;
3269
3270         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3271         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3272             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3273         anychanged = FALSE;
3274 retry:
3275         oldpde = newpde = *pde;
3276         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3277             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3278                 eva = sva + NBPDR;
3279                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3280                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3281                         vm_page_dirty(m);
3282         }
3283         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3284                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3285 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3286         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3287                 newpde |= pg_nx;
3288 #endif
3289         if (newpde != oldpde) {
3290                 /*
3291                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3292                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3293                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3294                  */
3295                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3296                         goto retry;
3297                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3298                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3299                 else
3300                         anychanged = TRUE;
3301         }
3302         return (anychanged);
3303 }
3304
3305 /*
3306  *      Set the physical protection on the
3307  *      specified range of this map as requested.
3308  */
3309 void
3310 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3311 {
3312         vm_offset_t pdnxt;
3313         pd_entry_t ptpaddr;
3314         pt_entry_t *pte;
3315         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3316
3317         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3318         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3319                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3320                 return;
3321         }
3322
3323 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3324         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3325             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3326                 return;
3327 #else
3328         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3329                 return;
3330 #endif
3331
3332         if (pmap_is_current(pmap))
3333                 pv_lists_locked = FALSE;
3334         else {
3335                 pv_lists_locked = TRUE;
3336 resume:
3337                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3338                 sched_pin();
3339         }
3340         anychanged = FALSE;
3341
3342         PMAP_LOCK(pmap);
3343         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3344                 pt_entry_t obits, pbits;
3345                 u_int pdirindex;
3346
3347                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3348                 if (pdnxt < sva)
3349                         pdnxt = eva;
3350
3351                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3352                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3353
3354                 /*
3355                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3356                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3357                  */
3358                 if (ptpaddr == 0)
3359                         continue;
3360
3361                 /*
3362                  * Check for large page.
3363                  */
3364                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3365                         /*
3366                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3367                          * demote the mapping and fall through.
3368                          */
3369                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3370                                 /*
3371                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3372                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3373                                  */
3374                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3375                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3376                                         anychanged = TRUE;
3377                                 continue;
3378                         } else {
3379                                 if (!pv_lists_locked) {
3380                                         pv_lists_locked = TRUE;
3381                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3382                                                 if (anychanged)
3383                                                         pmap_invalidate_all(
3384                                                             pmap);
3385                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3386                                                 goto resume;
3387                                         }
3388                                         sched_pin();
3389                                 }
3390                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3391                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3392                                         /*
3393                                          * The large page mapping was
3394                                          * destroyed.
3395                                          */
3396                                         continue;
3397                                 }
3398                         }
3399                 }
3400
3401                 if (pdnxt > eva)
3402                         pdnxt = eva;
3403
3404                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3405                     sva += PAGE_SIZE) {
3406                         vm_page_t m;
3407
3408 retry:
3409                         /*
3410                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3411                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3412                          * significant 32 bits.
3413                          */
3414                         obits = pbits = *pte;
3415                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3416                                 continue;
3417
3418                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3419                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3420                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3421                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3422                                         vm_page_dirty(m);
3423                                 }
3424                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3425                         }
3426 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3427                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3428                                 pbits |= pg_nx;
3429 #endif
3430
3431                         if (pbits != obits) {
3432 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3433                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3434                                         goto retry;
3435 #else
3436                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3437                                     pbits))
3438                                         goto retry;
3439 #endif
3440                                 if (obits & PG_G)
3441                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3442                                 else
3443                                         anychanged = TRUE;
3444                         }
3445                 }
3446         }
3447         if (anychanged)
3448                 pmap_invalidate_all(pmap);
3449         if (pv_lists_locked) {
3450                 sched_unpin();
3451                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3452         }
3453         PMAP_UNLOCK(pmap);
3454 }
3455
3456 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3457 /*
3458  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3459  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3460  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3461  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3462  * mappings must have identical characteristics.
3463  *
3464  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3465  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3466  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3467  * pmap.
3468  */
3469 static void
3470 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3471 {
3472         pd_entry_t newpde;
3473         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3474         vm_offset_t oldpteva;
3475         vm_page_t mpte;
3476
3477         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3478
3479         /*
3480          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3481          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3482          * within a 2- or 4MB page.
3483          */
3484         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3485 setpde:
3486         newpde = *firstpte;
3487         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3488                 pmap_pde_p_failures++;
3489                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3490                     " in pmap %p", va, pmap);
3491                 return;
3492         }
3493         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3494                 pmap_pde_p_failures++;
3495                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3496                     " in pmap %p", va, pmap);
3497                 return;
3498         }
3499         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3500                 /*
3501                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3502                  * a TLB invalidation.
3503                  */
3504                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3505                     ~PG_RW))  
3506                         goto setpde;
3507                 newpde &= ~PG_RW;
3508         }
3509
3510         /* 
3511          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3512          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3513          * characteristics to the first PTE.
3514          */
3515         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3516         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3517 setpte:
3518                 oldpte = *pte;
3519                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3520                         pmap_pde_p_failures++;
3521                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3522                             " in pmap %p", va, pmap);
3523                         return;
3524                 }
3525                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3526                         /*
3527                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3528                          * without a TLB invalidation.
3529                          */
3530                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3531                             oldpte & ~PG_RW))
3532                                 goto setpte;
3533                         oldpte &= ~PG_RW;
3534                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3535                             (va & ~PDRMASK);
3536                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3537                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3538                 }
3539                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3540                         pmap_pde_p_failures++;
3541                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3542                             " in pmap %p", va, pmap);
3543                         return;
3544                 }
3545                 pa -= PAGE_SIZE;
3546         }
3547
3548         /*
3549          * Save the page table page in its current state until the PDE
3550          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3551          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3552          */
3553         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3554         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3555             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3556             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3557         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3558             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3559         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3560                 pmap_pde_p_failures++;
3561                 CTR2(KTR_PMAP,
3562                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3563                     pmap);
3564                 return;
3565         }
3566
3567         /*
3568          * Promote the pv entries.
3569          */
3570         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3571                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3572
3573         /*
3574          * Propagate the PAT index to its proper position.
3575          */
3576         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3577                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3578
3579         /*
3580          * Map the superpage.
3581          */
3582         if (workaround_erratum383)
3583                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3584         else if (pmap == kernel_pmap)
3585                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3586         else
3587                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3588
3589         pmap_pde_promotions++;
3590         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3591             " in pmap %p", va, pmap);
3592 }
3593 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3594
3595 /*
3596  *      Insert the given physical page (p) at
3597  *      the specified virtual address (v) in the
3598  *      target physical map with the protection requested.
3599  *
3600  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3601  *      that the related pte can not be reclaimed.
3602  *
3603  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3604  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3605  *      insert this page into the given map NOW.
3606  */
3607 int
3608 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3609     u_int flags, int8_t psind)
3610 {
3611         pd_entry_t *pde;
3612         pt_entry_t *pte;
3613         pt_entry_t newpte, origpte;
3614         pv_entry_t pv;
3615         vm_paddr_t opa, pa;
3616         vm_page_t mpte, om;
3617         int rv;
3618
3619         va = trunc_page(va);
3620         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3621             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3622             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3623         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3624             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3625             va));
3626         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3627             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3628             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3629         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3630                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3631         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3632             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3633         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3634         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3635         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3636                 newpte |= PG_M;
3637         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3638                 newpte |= PG_RW;
3639         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3640             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3641 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3642         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3643                 newpte |= pg_nx;
3644 #endif
3645         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3646                 newpte |= PG_W;
3647         if (pmap != kernel_pmap)
3648                 newpte |= PG_U;
3649         newpte |= pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, psind > 0);
3650         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3651                 newpte |= PG_MANAGED;
3652
3653         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3654         PMAP_LOCK(pmap);
3655         sched_pin();
3656         if (psind == 1) {
3657                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3658                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3659                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3660                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3661                 goto out;
3662         }
3663
3664         pde = pmap_pde(pmap, va);
3665         if (pmap != kernel_pmap) {
3666                 /*
3667                  * va is for UVA.
3668                  * In the case that a page table page is not resident,
3669                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3670                  * demotion.
3671                  */
3672                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3673                 if (mpte == NULL) {
3674                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3675                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3676                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3677                         goto out;
3678                 }
3679         } else {
3680                 /*
3681                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3682                  * to install a page table page.  PG_V is also
3683                  * asserted by pmap_demote_pde().
3684                  */
3685                 mpte = NULL;
3686                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3687                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3688                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3689                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3690                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3691         }
3692         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3693
3694         /*
3695          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3696          * happen.  We should have either allocated the page table
3697          * page or demoted the existing mapping above.
3698          */
3699         if (pte == NULL) {
3700                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3701                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3702         }
3703
3704         origpte = *pte;
3705         pv = NULL;
3706
3707         /*
3708          * Is the specified virtual address already mapped?
3709          */
3710         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3711                 /*
3712                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3713                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3714                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3715                  * the PT page will be also.
3716                  */
3717                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3718                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3719                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3720                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3721
3722                 /*
3723                  * Remove the extra PT page reference.
3724                  */
3725                 if (mpte != NULL) {
3726                         mpte->wire_count--;
3727                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3728                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3729                              " va: 0x%x", va));
3730                 }
3731
3732                 /*
3733                  * Has the physical page changed?
3734                  */
3735                 opa = origpte & PG_FRAME;
3736                 if (opa == pa) {
3737                         /*
3738                          * No, might be a protection or wiring change.
3739                          */
3740                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3741                             (newpte & PG_RW) != 0)
3742                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3743                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3744                                 goto unchanged;
3745                         goto validate;
3746                 }
3747
3748                 /*
3749                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3750                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3751                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3752                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3753                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3754                  * avoiding an allocation.
3755                  *
3756                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3757                  */
3758                 origpte = pte_load_clear(pte);
3759                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3760                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3761                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3762                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3763
3764                         /*
3765                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3766                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3767                          * pmap_ts_referenced().
3768                          */
3769                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3770                                 vm_page_dirty(om);
3771                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3772                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3773                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3774                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3775                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3776                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3777                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3778                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3779                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3780                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3781                 }
3782                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3783                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3784                 origpte = 0;
3785         } else {
3786                 /*
3787                  * Increment the counters.
3788                  */
3789                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3790                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3791                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3792         }
3793
3794         /*
3795          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3796          */
3797         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3798                 if (pv == NULL) {
3799                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3800                         pv->pv_va = va;
3801                 }
3802                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3803                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3804                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3805         }
3806
3807         /*
3808          * Update the PTE.
3809          */
3810         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3811 validate:
3812                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3813                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3814                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3815                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3816                     (PG_M | PG_RW)) {
3817                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3818                                 vm_page_dirty(m);
3819
3820                         /*
3821                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3822                          * invalidation may nonetheless be required because
3823                          * the PTE no longer has PG_M set.
3824                          */
3825                 }
3826 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3827                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3828                         /*
3829                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3830                          */
3831                         goto unchanged;
3832                 }
3833 #endif
3834                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3835                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3836         } else
3837                 pte_store(pte, newpte);
3838
3839 unchanged:
3840
3841 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3842         /*
3843          * If both the page table page and the reservation are fully
3844          * populated, then attempt promotion.
3845          */
3846         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3847             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3848             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3849                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3850 #endif
3851
3852         rv = KERN_SUCCESS;
3853 out:
3854         sched_unpin();
3855         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3856         PMAP_UNLOCK(pmap);
3857         return (rv);
3858 }
3859
3860 /*
3861  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3862  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3863  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3864  * reclaiming another PV entry.
3865  */
3866 static bool
3867 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3868 {
3869         pd_entry_t newpde;
3870
3871         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3872         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3873             PG_PS | PG_V;
3874         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3875                 newpde |= PG_MANAGED;
3876 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3877         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3878                 newpde |= pg_nx;
3879 #endif
3880         if (pmap != kernel_pmap)
3881                 newpde |= PG_U;
3882         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3883             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3884             KERN_SUCCESS);
3885 }
3886
3887 /*
3888  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3889  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3890  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3891  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3892  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3893  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3894  *
3895  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3896  */
3897 static int
3898 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3899     vm_page_t m)
3900 {
3901         struct spglist free;
3902         pd_entry_t oldpde, *pde;
3903         vm_page_t mt;
3904
3905         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3906         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3907             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3908         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3909         pde = pmap_pde(pmap, va);
3910         oldpde = *pde;
3911         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3912                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3913                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3914                             " in pmap %p", va, pmap);
3915                         return (KERN_FAILURE);
3916                 }
3917                 /* Break the existing mapping(s). */
3918                 SLIST_INIT(&free);
3919                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3920                         /*
3921                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3922                          * reserved PT page could be freed.
3923                          */
3924                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3925                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3926                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3927                 } else {
3928                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3929                                pmap_invalidate_all(pmap);
3930                 }
3931                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3932                 if (pmap == kernel_pmap) {
3933                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3934                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3935                                 /*
3936                                  * XXX Currently, this can't happen because
3937                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3938                                  * on the kernel pmap.
3939                                  */
3940                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3941                         }
3942                 } else
3943                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3944                             pde));
3945         }
3946         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3947                 /*
3948                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3949                  */
3950                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3951                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3952                             " in pmap %p", va, pmap);
3953                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3954                 }
3955                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3956                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3957                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3958                 }
3959         }
3960
3961         /*
3962          * Increment counters.
3963          */
3964         if ((newpde & PG_W) != 0)
3965                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3966         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3967
3968         /*
3969          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3970          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3971          */
3972         pde_store(pde, newpde);
3973
3974         pmap_pde_mappings++;
3975         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3976             " in pmap %p", va, pmap);
3977         return (KERN_SUCCESS);
3978 }
3979
3980 /*
3981  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3982  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3983  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3984  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3985  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3986  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3987  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3988  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3989  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3990  * corresponding offset from m_start are mapped.
3991  */
3992 void
3993 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3994     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3995 {
3996         vm_offset_t va;
3997         vm_page_t m, mpte;
3998         vm_pindex_t diff, psize;
3999
4000         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4001
4002         psize = atop(end - start);
4003         mpte = NULL;
4004         m = m_start;
4005         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4006         PMAP_LOCK(pmap);
4007         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4008                 va = start + ptoa(diff);
4009                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4010                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4011                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4012                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4013                 else
4014                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4015                             mpte);
4016                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4017         }
4018         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4019         PMAP_UNLOCK(pmap);
4020 }
4021
4022 /*
4023  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4024  * 1. Current pmap & pmap exists.
4025  * 2. Not wired.
4026  * 3. Read access.
4027  * 4. No page table pages.
4028  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4029  */
4030
4031 void
4032 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4033 {
4034
4035         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4036         PMAP_LOCK(pmap);
4037         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4038         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4039         PMAP_UNLOCK(pmap);
4040 }
4041
4042 static vm_page_t
4043 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4044     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4045 {
4046         pt_entry_t *pte;
4047         vm_paddr_t pa;
4048         struct spglist free;
4049
4050         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4051             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4052             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4053         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4054         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4055
4056         /*
4057          * In the case that a page table page is not
4058          * resident, we are creating it here.
4059          */
4060         if (pmap != kernel_pmap) {
4061                 u_int ptepindex;
4062                 pd_entry_t ptepa;
4063
4064                 /*
4065                  * Calculate pagetable page index
4066                  */
4067                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4068                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4069                         mpte->wire_count++;
4070                 } else {
4071                         /*
4072                          * Get the page directory entry
4073                          */
4074                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4075
4076                         /*
4077                          * If the page table page is mapped, we just increment
4078                          * the hold count, and activate it.
4079                          */
4080                         if (ptepa) {
4081                                 if (ptepa & PG_PS)
4082                                         return (NULL);
4083                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4084                                 mpte->wire_count++;
4085                         } else {
4086                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4087                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4088                                 if (mpte == NULL)
4089                                         return (mpte);
4090                         }
4091                 }
4092         } else {
4093                 mpte = NULL;
4094         }
4095
4096         sched_pin();
4097         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4098         if (*pte) {
4099                 if (mpte != NULL) {
4100                         mpte->wire_count--;
4101                         mpte = NULL;
4102                 }
4103                 sched_unpin();
4104                 return (mpte);
4105         }
4106
4107         /*
4108          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4109          */
4110         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4111             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4112                 if (mpte != NULL) {
4113                         SLIST_INIT(&free);
4114                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4115                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4116                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4117                         }
4118                         
4119                         mpte = NULL;
4120                 }
4121                 sched_unpin();
4122                 return (mpte);
4123         }
4124
4125         /*
4126          * Increment counters
4127          */
4128         pmap->pm_stats.resident_count++;
4129
4130         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4131 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4132         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4133                 pa |= pg_nx;
4134 #endif
4135
4136         /*
4137          * Now validate mapping with RO protection
4138          */
4139         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4140                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4141         else
4142                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4143         sched_unpin();
4144         return (mpte);
4145 }
4146
4147 /*
4148  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4149  * to be used for panic dumps.
4150  */
4151 void *
4152 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4153 {
4154         vm_offset_t va;
4155
4156         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4157         pmap_kenter(va, pa);
4158         invlpg(va);
4159         return ((void *)crashdumpmap);
4160 }
4161
4162 /*
4163  * This code maps large physical mmap regions into the
4164  * processor address space.  Note that some shortcuts
4165  * are taken, but the code works.
4166  */
4167 void
4168 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4169     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4170 {
4171         pd_entry_t *pde;
4172         vm_paddr_t pa, ptepa;
4173         vm_page_t p;
4174         int pat_mode;
4175
4176         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4177         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4178             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4179         if (pg_ps_enabled &&
4180             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4181                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4182                         return;
4183                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4184                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4185                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4186                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4187
4188                 /*
4189                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4190                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4191                  */
4192                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4193                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4194                         return;
4195
4196                 /*
4197                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4198                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4199                  * memory attributes.
4200                  */
4201                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4202                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4203                     pa += PAGE_SIZE) {
4204                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4205                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4206                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4207                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4208                                 return;
4209                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4210                 }
4211
4212                 /*
4213                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4214                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4215                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4216                  */
4217                 PMAP_LOCK(pmap);
4218                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
4219                     size; pa += NBPDR) {
4220                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4221                         if (*pde == 0) {
4222                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4223                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4224                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4225                                     PAGE_SIZE;
4226                                 pmap_pde_mappings++;
4227                         }
4228                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4229                         addr += NBPDR;
4230                 }
4231                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4232         }
4233 }
4234
4235 /*
4236  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4237  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4238  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4239  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4240  *
4241  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4242  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4243  */
4244 void
4245 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4246 {
4247         vm_offset_t pdnxt;
4248         pd_entry_t *pde;
4249         pt_entry_t *pte;
4250         boolean_t pv_lists_locked;
4251
4252         if (pmap_is_current(pmap))
4253                 pv_lists_locked = FALSE;
4254         else {
4255                 pv_lists_locked = TRUE;
4256 resume:
4257                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4258                 sched_pin();
4259         }
4260         PMAP_LOCK(pmap);
4261         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4262                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4263                 if (pdnxt < sva)
4264                         pdnxt = eva;
4265                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4266                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4267                         continue;
4268                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4269                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4270                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4271                                     (uintmax_t)*pde);
4272
4273                         /*
4274                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4275                          * demote the mapping and fall through.
4276                          */
4277                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4278                                 /*
4279                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4280                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4281                                  * significant 32 bits.
4282                                  */
4283                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4284                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4285                                     PAGE_SIZE;
4286                                 continue;
4287                         } else {
4288                                 if (!pv_lists_locked) {
4289                                         pv_lists_locked = TRUE;
4290                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4291                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4292                                                 /* Repeat sva. */
4293                                                 goto resume;
4294                                         }
4295                                         sched_pin();
4296                                 }
4297                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4298                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4299                         }
4300                 }
4301                 if (pdnxt > eva)
4302                         pdnxt = eva;
4303                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4304                     sva += PAGE_SIZE) {
4305                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4306                                 continue;
4307                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4308                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4309                                     (uintmax_t)*pte);
4310
4311                         /*
4312                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4313                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4314                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4315                          *
4316                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4317                          */
4318                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4319                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4320                 }
4321         }
4322         if (pv_lists_locked) {
4323                 sched_unpin();
4324                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4325         }
4326         PMAP_UNLOCK(pmap);
4327 }
4328
4329
4330 /*
4331  *      Copy the range specified by src_addr/len
4332  *      from the source map to the range dst_addr/len
4333  *      in the destination map.
4334  *
4335  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4336  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4337  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4338  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4339  *      world.
4340  */
4341
4342 void
4343 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4344     vm_offset_t src_addr)
4345 {
4346         struct spglist free;
4347         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4348         pd_entry_t srcptepaddr;
4349         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4350         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4351         u_int ptepindex;
4352
4353         if (dst_addr != src_addr)
4354                 return;
4355
4356         end_addr = src_addr + len;
4357
4358         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4359         if (dst_pmap < src_pmap) {
4360                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4361                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4362         } else {
4363                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4364                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4365         }
4366         sched_pin();
4367         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4368                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4369                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4370
4371                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4372                 if (pdnxt < addr)
4373                         pdnxt = end_addr;
4374                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4375
4376                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4377                 if (srcptepaddr == 0)
4378                         continue;
4379
4380                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4381                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4382                                 continue;
4383                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4384                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4385                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4386                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4387                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4388                                     ~PG_W;
4389                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4390                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4391                                 pmap_pde_mappings++;
4392                         }
4393                         continue;
4394                 }
4395
4396                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4397                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4398                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4399
4400                 if (pdnxt > end_addr)
4401                         pdnxt = end_addr;
4402
4403                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4404                 while (addr < pdnxt) {
4405                         ptetemp = *src_pte;
4406                         /*
4407                          * we only virtual copy managed pages
4408                          */
4409                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4410                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4411                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4412                                 if (dstmpte == NULL)
4413                                         goto out;
4414                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4415                                 if (*dst_pte == 0 &&
4416                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4417                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4418                                         /*
4419                                          * Clear the wired, modified, and
4420                                          * accessed (referenced) bits
4421                                          * during the copy.
4422                                          */
4423                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4424                                             PG_A);
4425                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4426                                 } else {
4427                                         SLIST_INIT(&free);
4428                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4429                                             &free)) {
4430                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4431                                                     addr);
4432                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4433                                                     true);
4434                                         }
4435                                         goto out;
4436                                 }
4437                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4438                                         break;
4439                         }
4440                         addr += PAGE_SIZE;
4441                         src_pte++;
4442                 }
4443         }
4444 out:
4445         sched_unpin();
4446         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4447         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4448         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4449 }
4450
4451 /*
4452  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4453  */
4454 static __inline void
4455 pagezero(void *page)
4456 {
4457 #if defined(I686_CPU)
4458         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4459                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4460                         sse2_pagezero(page);
4461                 else
4462                         i686_pagezero(page);
4463         } else
4464 #endif
4465                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4466 }
4467
4468 /*
4469  * Zero the specified hardware page.
4470  */
4471 void
4472 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4473 {
4474         pt_entry_t *cmap_pte2;
4475         struct pcpu *pc;
4476
4477         sched_pin();
4478         pc = get_pcpu();
4479         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4480         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4481         if (*cmap_pte2)
4482                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4483         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4484             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4485         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4486         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4487         *cmap_pte2 = 0;
4488
4489         /*
4490          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4491          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4492          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4493          */
4494         sched_unpin();
4495         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4496 }
4497
4498 /*
4499  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4500  * cover an area beyond a single hardware page.
4501  */
4502 void
4503 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4504 {
4505         pt_entry_t *cmap_pte2;
4506         struct pcpu *pc;
4507
4508         sched_pin();
4509         pc = get_pcpu();
4510         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4511         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4512         if (*cmap_pte2)
4513                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4514         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4515             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4516         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4517         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4518                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4519         else
4520                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4521         *cmap_pte2 = 0;
4522         sched_unpin();
4523         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4524 }
4525
4526 /*
4527  * Copy 1 specified hardware page to another.
4528  */
4529 void
4530 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4531 {
4532         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4533         struct pcpu *pc;
4534
4535         sched_pin();
4536         pc = get_pcpu();
4537         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4538         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4539         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4540         if (*cmap_pte1)
4541                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4542         if (*cmap_pte2)
4543                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4544         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4545             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4546         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4547         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4548             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4549         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4550         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4551         *cmap_pte1 = 0;
4552         *cmap_pte2 = 0;
4553         sched_unpin();
4554         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4555 }
4556
4557 int unmapped_buf_allowed = 1;
4558
4559 void
4560 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4561     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4562 {
4563         vm_page_t a_pg, b_pg;
4564         char *a_cp, *b_cp;
4565         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4566         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4567         struct pcpu *pc;
4568         int cnt;
4569
4570         sched_pin();
4571         pc = get_pcpu();
4572         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4573         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4574         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4575         if (*cmap_pte1 != 0)
4576                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4577         if (*cmap_pte2 != 0)
4578                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4579         while (xfersize > 0) {
4580                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4581                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4582                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4583                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4584                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4585                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4586                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4587                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4588                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4589                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4590                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4591                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4592                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4593                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4594                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4595                 a_offset += cnt;
4596                 b_offset += cnt;
4597                 xfersize -= cnt;
4598         }
4599         *cmap_pte1 = 0;
4600         *cmap_pte2 = 0;
4601         sched_unpin();
4602         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4603 }
4604
4605 /*
4606  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4607  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4608  * be changed upwards or downwards in the future; it
4609  * is only necessary that true be returned for a small
4610  * subset of pmaps for proper page aging.
4611  */
4612 boolean_t
4613 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4614 {
4615         struct md_page *pvh;
4616         pv_entry_t pv;
4617         int loops = 0;
4618         boolean_t rv;
4619
4620         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4621             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4622         rv = FALSE;
4623         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4624         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4625                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4626                         rv = TRUE;
4627                         break;
4628                 }
4629                 loops++;
4630                 if (loops >= 16)
4631                         break;
4632         }
4633         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4634                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4635                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4636                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4637                                 rv = TRUE;
4638                                 break;
4639                         }
4640                         loops++;
4641                         if (loops >= 16)
4642                                 break;
4643                 }
4644         }
4645         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4646         return (rv);
4647 }
4648
4649 /*
4650  *      pmap_page_wired_mappings:
4651  *
4652  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4653  *      that are wired.
4654  */
4655 int
4656 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4657 {
4658         int count;
4659
4660         count = 0;
4661         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4662                 return (count);
4663         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4664         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4665         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4666             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4667                 count);
4668         }
4669         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4670         return (count);
4671 }
4672
4673 /*
4674  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4675  *
4676  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4677  */
4678 static int
4679 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4680 {
4681         pmap_t pmap;
4682         pt_entry_t *pte;
4683         pv_entry_t pv;
4684
4685         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4686         sched_pin();
4687         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4688                 pmap = PV_PMAP(pv);
4689                 PMAP_LOCK(pmap);
4690                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4691                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4692                         count++;
4693                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4694         }
4695         sched_unpin();
4696         return (count);
4697 }
4698
4699 /*
4700  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4701  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4702  */
4703 boolean_t
4704 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4705 {
4706         boolean_t rv;
4707
4708         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4709                 return (FALSE);
4710         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4711         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4712             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4713             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4714         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4715         return (rv);
4716 }
4717
4718 /*
4719  * Remove all pages from specified address space
4720  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4721  * is special cased for current process only, but
4722  * can have the more generic (and slightly slower)
4723  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4724  * in the case of running down an entire address space.
4725  */
4726 void
4727 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4728 {
4729         pt_entry_t *pte, tpte;
4730         vm_page_t m, mpte, mt;
4731         pv_entry_t pv;
4732         struct md_page *pvh;
4733         struct pv_chunk *pc, *npc;
4734         struct spglist free;
4735         int field, idx;
4736         int32_t bit;
4737         uint32_t inuse, bitmask;
4738         int allfree;
4739
4740         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4741                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4742                 return;
4743         }
4744         SLIST_INIT(&free);
4745         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4746         PMAP_LOCK(pmap);
4747         sched_pin();
4748         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4749                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4750                     pc->pc_pmap));
4751                 allfree = 1;
4752                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4753                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4754                         while (inuse != 0) {
4755                                 bit = bsfl(inuse);
4756                                 bitmask = 1UL << bit;
4757                                 idx = field * 32 + bit;
4758                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4759                                 inuse &= ~bitmask;
4760
4761                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4762                                 tpte = *pte;
4763                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4764                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4765                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4766                                 }
4767
4768                                 if (tpte == 0) {
4769                                         printf(
4770                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4771                                             pte, pv->pv_va);
4772                                         panic("bad pte");
4773                                 }
4774
4775 /*
4776  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4777  */
4778                                 if (tpte & PG_W) {
4779                                         allfree = 0;
4780                                         continue;
4781                                 }
4782
4783                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4784                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4785                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4786                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4787                                     (uintmax_t)tpte));
4788
4789                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4790                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4791                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4792                                     (uintmax_t)tpte));
4793
4794                                 pte_clear(pte);
4795
4796                                 /*
4797                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4798                                  */
4799                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4800                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4801                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4802                                                         vm_page_dirty(mt);
4803                                         } else
4804                                                 vm_page_dirty(m);
4805                                 }
4806
4807                                 /* Mark free */
4808                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4809                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4810                                 pv_entry_count--;
4811                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4812                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4813                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4814                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4815                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4816                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4817                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4818                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4819                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4820                                         }
4821                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4822                                         if (mpte != NULL) {
4823                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4824                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4825                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4826                                                 mpte->wire_count = 0;
4827                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4828                                         }
4829                                 } else {
4830                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4831                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4832                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4833                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4834                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4835                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4836                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4837                                         }
4838                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4839                                 }
4840                         }
4841                 }
4842                 if (allfree) {
4843                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4844                         free_pv_chunk(pc);
4845                 }
4846         }
4847         sched_unpin();
4848         pmap_invalidate_all(pmap);
4849         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4850         PMAP_UNLOCK(pmap);
4851         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4852 }
4853
4854 /*
4855  *      pmap_is_modified:
4856  *
4857  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4858  *      in any physical maps.
4859  */
4860 boolean_t
4861 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4862 {
4863         boolean_t rv;
4864
4865         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4866             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4867
4868         /*
4869          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4870          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4871          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4872          */
4873         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4874         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4875                 return (FALSE);
4876         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4877         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4878             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4879             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4880         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4881         return (rv);
4882 }
4883
4884 /*
4885  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4886  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4887  * mappings are supported.
4888  */
4889 static boolean_t
4890 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4891 {
4892         pv_entry_t pv;
4893         pt_entry_t *pte;
4894         pmap_t pmap;
4895         boolean_t rv;
4896
4897         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4898         rv = FALSE;
4899         sched_pin();
4900         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4901                 pmap = PV_PMAP(pv);
4902                 PMAP_LOCK(pmap);
4903                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4904                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4905                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4906                 if (rv)
4907                         break;
4908         }
4909         sched_unpin();
4910         return (rv);
4911 }
4912
4913 /*
4914  *      pmap_is_prefaultable:
4915  *
4916  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4917  *      for prefault.
4918  */
4919 boolean_t
4920 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4921 {
4922         pd_entry_t pde;
4923         boolean_t rv;
4924
4925         rv = FALSE;
4926         PMAP_LOCK(pmap);
4927         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4928         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4929                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4930         PMAP_UNLOCK(pmap);
4931         return (rv);
4932 }
4933
4934 /*
4935  *      pmap_is_referenced:
4936  *
4937  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4938  *      in any physical maps.
4939  */
4940 boolean_t
4941 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4942 {
4943         boolean_t rv;
4944
4945         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4946             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4947         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4948         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4949             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4950             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4951         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4952         return (rv);
4953 }
4954
4955 /*
4956  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4957  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4958  */
4959 static boolean_t
4960 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4961 {
4962         pv_entry_t pv;
4963         pt_entry_t *pte;
4964         pmap_t pmap;
4965         boolean_t rv;
4966
4967         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4968         rv = FALSE;
4969         sched_pin();
4970         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4971                 pmap = PV_PMAP(pv);
4972                 PMAP_LOCK(pmap);
4973                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4974                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4975                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4976                 if (rv)
4977                         break;
4978         }
4979         sched_unpin();
4980         return (rv);
4981 }
4982
4983 /*
4984  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4985  */
4986 void
4987 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4988 {
4989         struct md_page *pvh;
4990         pv_entry_t next_pv, pv;
4991         pmap_t pmap;
4992         pd_entry_t *pde;
4993         pt_entry_t oldpte, *pte;
4994         vm_offset_t va;
4995
4996         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4997             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4998
4999         /*
5000          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5001          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5002          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5003          */
5004         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5005         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5006                 return;
5007         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5008         sched_pin();
5009         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5010                 goto small_mappings;
5011         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5012         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5013                 va = pv->pv_va;
5014                 pmap = PV_PMAP(pv);
5015                 PMAP_LOCK(pmap);
5016                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5017                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5018                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5019                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5020         }
5021 small_mappings:
5022         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5023                 pmap = PV_PMAP(pv);
5024                 PMAP_LOCK(pmap);
5025                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5026                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5027                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5028                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5029 retry:
5030                 oldpte = *pte;
5031                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5032                         /*
5033                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5034                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5035                          * significant 32 bits.
5036                          */
5037                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5038                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5039                                 goto retry;
5040                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5041                                 vm_page_dirty(m);
5042                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5043                 }
5044                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5045         }
5046         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5047         sched_unpin();
5048         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5049 }
5050
5051 /*
5052  *      pmap_ts_referenced:
5053  *
5054  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5055  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5056  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5057  *      reference bits set.
5058  *
5059  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5060  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5061  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5062  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5063  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5064  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5065  *      to pmap_is_modified().
5066  */
5067 int
5068 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5069 {
5070         struct md_page *pvh;
5071         pv_entry_t pv, pvf;
5072         pmap_t pmap;
5073         pd_entry_t *pde;
5074         pt_entry_t *pte;
5075         vm_paddr_t pa;
5076         int rtval = 0;
5077
5078         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5079             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5080         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5081         pvh = pa_to_pvh(pa);
5082         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5083         sched_pin();
5084         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5085             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5086                 goto small_mappings;
5087         pv = pvf;
5088         do {
5089                 pmap = PV_PMAP(pv);
5090                 PMAP_LOCK(pmap);
5091                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5092                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5093                         /*
5094                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5095                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5096                          * we only update the 4KB page under test.
5097                          */
5098                         vm_page_dirty(m);
5099                 }
5100                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5101                         /*
5102                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5103                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5104                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5105                          * on the physical page number, the virtual superpage
5106                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5107                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5108                          * reference bit will result in clearing that bit.
5109                          * This function is designed to avoid the selection of
5110                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5111                          *
5112                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5113                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5114                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5115                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5116                          * since the superpage is wired, the current state of
5117                          * its reference bit won't affect page replacement.
5118                          */
5119                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5120                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5121                             (*pde & PG_W) == 0) {
5122                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5123                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5124                         }
5125                         rtval++;
5126                 }
5127                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5128                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5129                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5130                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5131                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5132                 }
5133                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5134                         goto out;
5135         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5136 small_mappings:
5137         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5138                 goto out;
5139         pv = pvf;
5140         do {
5141                 pmap = PV_PMAP(pv);
5142                 PMAP_LOCK(pmap);
5143                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5144                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5145                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5146                     m));
5147                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5148                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5149                         vm_page_dirty(m);
5150                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5151                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5152                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5153                         rtval++;
5154                 }
5155                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5156                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5157                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5158                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5159                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5160                 }
5161         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5162             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5163 out:
5164         sched_unpin();
5165         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5166         return (rtval);
5167 }
5168
5169 /*
5170  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5171  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5172  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5173  */
5174 void
5175 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5176 {
5177         pd_entry_t oldpde, *pde;
5178         pt_entry_t *pte;
5179         vm_offset_t va, pdnxt;
5180         vm_page_t m;
5181         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5182
5183         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5184                 return;
5185         if (pmap_is_current(pmap))
5186                 pv_lists_locked = FALSE;
5187         else {
5188                 pv_lists_locked = TRUE;
5189 resume:
5190                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5191                 sched_pin();
5192         }
5193         anychanged = FALSE;
5194         PMAP_LOCK(pmap);
5195         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5196                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5197                 if (pdnxt < sva)
5198                         pdnxt = eva;
5199                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5200                 oldpde = *pde;
5201                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5202                         continue;
5203                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5204                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5205                                 continue;
5206                         if (!pv_lists_locked) {
5207                                 pv_lists_locked = TRUE;
5208                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5209                                         if (anychanged)
5210                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5211                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5212                                         goto resume;
5213                                 }
5214                                 sched_pin();
5215                         }
5216                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5217                                 /*
5218                                  * The large page mapping was destroyed.
5219                                  */
5220                                 continue;
5221                         }
5222
5223                         /*
5224                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5225                          * mapping to a single page so that a subsequent
5226                          * access may repromote.  Since the underlying page
5227                          * table page is fully populated, this removal never
5228                          * frees a page table page.
5229                          */
5230                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5231                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5232                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5233                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5234                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5235                                 anychanged = TRUE;
5236                         }
5237                 }
5238                 if (pdnxt > eva)
5239                         pdnxt = eva;
5240                 va = pdnxt;
5241                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5242                     sva += PAGE_SIZE) {
5243                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5244                                 goto maybe_invlrng;
5245                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5246                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5247                                         /*
5248                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5249                                          * can be avoided by making the page
5250                                          * dirty now.
5251                                          */
5252                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5253                                         vm_page_dirty(m);
5254                                 }
5255                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5256                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5257                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5258                         else
5259                                 goto maybe_invlrng;
5260                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5261                                 if (va == pdnxt)
5262                                         va = sva;
5263                         } else
5264                                 anychanged = TRUE;
5265                         continue;
5266 maybe_invlrng:
5267                         if (va != pdnxt) {
5268                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5269                                 va = pdnxt;
5270                         }
5271                 }
5272                 if (va != pdnxt)
5273                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5274         }
5275         if (anychanged)
5276                 pmap_invalidate_all(pmap);
5277         if (pv_lists_locked) {
5278                 sched_unpin();
5279                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5280         }
5281         PMAP_UNLOCK(pmap);
5282 }
5283
5284 /*
5285  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5286  */
5287 void
5288 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5289 {
5290         struct md_page *pvh;
5291         pv_entry_t next_pv, pv;
5292         pmap_t pmap;
5293         pd_entry_t oldpde, *pde;
5294         pt_entry_t oldpte, *pte;
5295         vm_offset_t va;
5296
5297         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5298             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5299         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5300         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5301             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5302
5303         /*
5304          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5305          * If the object containing the page is locked and the page is not
5306          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5307          */
5308         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5309                 return;
5310         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5311         sched_pin();
5312         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5313                 goto small_mappings;
5314         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5315         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5316                 va = pv->pv_va;
5317                 pmap = PV_PMAP(pv);
5318                 PMAP_LOCK(pmap);
5319                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5320                 oldpde = *pde;
5321                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5322                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5323                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5324                                         /*
5325                                          * Write protect the mapping to a
5326                                          * single page so that a subsequent
5327                                          * write access may repromote.
5328                                          */
5329                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5330                                             PG_PS_FRAME);
5331                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5332                                         oldpte = *pte;
5333                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5334                                                 /*
5335                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5336                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5337                                                  * significant 32 bits.
5338                                                  */
5339                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5340                                                     oldpte,
5341                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5342                                                         oldpte = *pte;
5343                                                 vm_page_dirty(m);
5344                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5345                                         }
5346                                 }
5347                         }
5348                 }
5349                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5350         }
5351 small_mappings:
5352         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5353                 pmap = PV_PMAP(pv);
5354                 PMAP_LOCK(pmap);
5355                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5356                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5357                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5358                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5359                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5360                         /*
5361                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5362                          * in size, PG_M is among the least significant
5363                          * 32 bits. 
5364                          */
5365                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5366                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5367                 }
5368                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5369         }
5370         sched_unpin();
5371         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5372 }
5373
5374 /*
5375  * Miscellaneous support routines follow
5376  */
5377
5378 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5379 static __inline void
5380 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5381 {
5382         u_int opte, npte;
5383
5384         /*
5385          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5386          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5387          */
5388         do {
5389                 opte = *(u_int *)pte;
5390                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5391                 npte |= cache_bits;
5392         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5393 }
5394
5395 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5396 static __inline void
5397 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5398 {
5399         u_int opde, npde;
5400
5401         /*
5402          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5403          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5404          */
5405         do {
5406                 opde = *(u_int *)pde;
5407                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5408                 npde |= cache_bits;
5409         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5410 }
5411
5412 /*
5413  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5414  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5415  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5416  * NOT real memory.
5417  */
5418 void *
5419 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5420 {
5421         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5422         vm_offset_t va, offset;
5423         vm_size_t tmpsize;
5424         int i;
5425
5426         offset = pa & PAGE_MASK;
5427         size = round_page(offset + size);
5428         pa = pa & PG_FRAME;
5429
5430         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5431                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5432         else if (!pmap_initialized) {
5433                 va = 0;
5434                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5435                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5436                         if (ppim->va == 0) {
5437                                 ppim->pa = pa;
5438                                 ppim->sz = size;
5439                                 ppim->mode = mode;
5440                                 ppim->va = virtual_avail;
5441                                 virtual_avail += size;
5442                                 va = ppim->va;
5443                                 break;
5444                         }
5445                 }
5446                 if (va == 0)
5447                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5448         } else {
5449                 /*
5450                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5451                  */
5452                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5453                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5454                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5455                             ppim->mode == mode)
5456                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5457                 }
5458                 va = kva_alloc(size);
5459                 if (va == 0)
5460                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5461         }
5462         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5463                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5464         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5465         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5466         return ((void *)(va + offset));
5467 }
5468
5469 void *
5470 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5471 {
5472
5473         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5474 }
5475
5476 void *
5477 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5478 {
5479
5480         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5481 }
5482
5483 void
5484 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5485 {
5486         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5487         vm_offset_t offset;
5488         int i;
5489
5490         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5491                 return;
5492         offset = va & PAGE_MASK;
5493         size = round_page(offset + size);
5494         va = trunc_page(va);
5495         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5496                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5497                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5498                         if (pmap_initialized)
5499                                 return;
5500                         ppim->pa = 0;
5501                         ppim->va = 0;
5502                         ppim->sz = 0;
5503                         ppim->mode = 0;
5504                         if (va + size == virtual_avail)
5505                                 virtual_avail = va;
5506                         return;
5507                 }
5508         }
5509         if (pmap_initialized)
5510                 kva_free(va, size);
5511 }
5512
5513 /*
5514  * Sets the memory attribute for the specified page.
5515  */
5516 void
5517 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5518 {
5519
5520         m->md.pat_mode = ma;
5521         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5522                 return;
5523
5524         /*
5525          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5526          * See pmap_invalidate_cache_range().
5527          *
5528          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5529          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5530          * flushes the cache.
5531          */    
5532         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5533                 return;
5534
5535         /*
5536          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5537          * support self snoop, map the page transient and do
5538          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5539          * pmap_invalidate_cache_range().
5540          */
5541         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5542                 pmap_flush_page(m);
5543 }
5544
5545 static void
5546 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5547 {
5548         pt_entry_t *cmap_pte2;
5549         struct pcpu *pc;
5550         vm_offset_t sva, eva;
5551         bool useclflushopt;
5552
5553         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5554         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5555                 sched_pin();
5556                 pc = get_pcpu();
5557                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5558                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5559                 if (*cmap_pte2)
5560                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5561                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5562                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5563                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5564                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5565                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5566
5567                 /*
5568                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5569                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5570                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5571                  * any other instruction.
5572                  */
5573                 if (useclflushopt)
5574                         sfence();
5575                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5576                         mfence();
5577                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5578                         if (useclflushopt)
5579                                 clflushopt(sva);
5580                         else
5581                                 clflush(sva);
5582                 }
5583                 if (useclflushopt)
5584                         sfence();
5585                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5586                         mfence();
5587                 *cmap_pte2 = 0;
5588                 sched_unpin();
5589                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5590         } else
5591                 pmap_invalidate_cache();
5592 }
5593
5594 /*
5595  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5596  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5597  * completely contained within either the kernel map.
5598  *
5599  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5600  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5601  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5602  * there was insufficient memory available to complete the change.
5603  */
5604 int
5605 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5606 {
5607         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5608         pd_entry_t *pde;
5609         pt_entry_t *pte;
5610         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5611         boolean_t changed;
5612
5613         base = trunc_page(va);
5614         offset = va & PAGE_MASK;
5615         size = round_page(offset + size);
5616
5617         /*
5618          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5619          */
5620         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5621                 return (EINVAL);
5622
5623         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5624         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5625         changed = FALSE;
5626
5627         /*
5628          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5629          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5630          */
5631         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5632         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5633                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5634                 if (*pde == 0) {
5635                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5636                         return (EINVAL);
5637                 }
5638                 if (*pde & PG_PS) {
5639                         /*
5640                          * If the current 2/4MB page already has
5641                          * the required memory type, then we need not
5642                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5643                          * the next 2/4MB page frame.
5644                          */
5645                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5646                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5647                                 continue;
5648                         }
5649
5650                         /*
5651                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5652                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5653                          * within the range, then we need not break
5654                          * down this page into 4KB pages.
5655                          */
5656                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5657                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5658                                 tmpva += NBPDR;
5659                                 continue;
5660                         }
5661                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5662                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5663                                 return (ENOMEM);
5664                         }
5665                 }
5666                 pte = vtopte(tmpva);
5667                 if (*pte == 0) {
5668                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5669                         return (EINVAL);
5670                 }
5671                 tmpva += PAGE_SIZE;
5672         }
5673         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5674
5675         /*
5676          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5677          * cache mode if required.
5678          */
5679         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5680                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5681                 if (*pde & PG_PS) {
5682                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5683                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5684                                 changed = TRUE;
5685                         }
5686                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5687                 } else {
5688                         pte = vtopte(tmpva);
5689                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5690                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5691                                 changed = TRUE;
5692                         }
5693                         tmpva += PAGE_SIZE;
5694                 }
5695         }
5696
5697         /*
5698          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5699          * shouldn't be, etc.
5700          */
5701         if (changed) {
5702                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5703                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5704         }
5705         return (0);
5706 }
5707
5708 /*
5709  * perform the pmap work for mincore
5710  */
5711 int
5712 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5713 {
5714         pd_entry_t pde;
5715         pt_entry_t pte;
5716         vm_paddr_t pa;
5717         int val;
5718
5719         PMAP_LOCK(pmap);
5720 retry:
5721         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5722         if (pde != 0) {
5723                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5724                         pte = pde;
5725                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5726                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5727                             PG_FRAME;
5728                         val = MINCORE_SUPER;
5729                 } else {
5730                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5731                         pa = pte & PG_FRAME;
5732                         val = 0;
5733                 }
5734         } else {
5735                 pte = 0;
5736                 pa = 0;
5737                 val = 0;
5738         }
5739         if ((pte & PG_V) != 0) {
5740                 val |= MINCORE_INCORE;
5741                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5742                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5743                 if ((pte & PG_A) != 0)
5744                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5745         }
5746         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5747             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5748             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5749                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5750                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5751                         goto retry;
5752         } else
5753                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5754         PMAP_UNLOCK(pmap);
5755         return (val);
5756 }
5757
5758 void
5759 pmap_activate(struct thread *td)
5760 {
5761         pmap_t  pmap, oldpmap;
5762         u_int   cpuid;
5763         u_int32_t  cr3;
5764
5765         critical_enter();
5766         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5767         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5768         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5769 #if defined(SMP)
5770         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5771         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5772 #else
5773         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5774         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5775 #endif
5776 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5777         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5778 #else
5779         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5780 #endif
5781         /*
5782          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5783          */
5784         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5785         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5786         critical_exit();
5787 }
5788
5789 void
5790 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5791 {
5792 }
5793
5794 /*
5795  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5796  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5797  */
5798 void
5799 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5800     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5801 {
5802         vm_offset_t superpage_offset;
5803
5804         if (size < NBPDR)
5805                 return;
5806         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5807                 offset += ptoa(object->pg_color);
5808         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5809         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5810             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5811                 return;
5812         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5813                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5814         else
5815                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5816 }
5817
5818 vm_offset_t
5819 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5820 {
5821         vm_offset_t qaddr;
5822         pt_entry_t *pte;
5823
5824         critical_enter();
5825         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5826         pte = vtopte(qaddr);
5827
5828         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5829         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5830             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5831         invlpg(qaddr);
5832
5833         return (qaddr);
5834 }
5835
5836 void
5837 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5838 {
5839         vm_offset_t qaddr;
5840         pt_entry_t *pte;
5841
5842         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5843         pte = vtopte(qaddr);
5844
5845         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5846         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5847
5848         *pte = 0;
5849         critical_exit();
5850 }
5851
5852 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5853 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5854 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5855
5856 static int
5857 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5858     vmem_addr_t *addrp)
5859 {
5860         vm_page_t m;
5861         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5862         pt_entry_t *trm_pte;
5863
5864         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5865         size = round_page(size) + trm_guard;
5866         for (;;) {
5867                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5868                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5869                         return (ENOMEM);
5870                 addr = prev_addr + size;
5871                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5872                         break;
5873         }
5874         prev_addr += trm_guard;
5875         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5876         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5877                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5878                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5879                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5880                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5881                     pmap_cache_bits(VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5882         }
5883         *addrp = prev_addr;
5884         return (0);
5885 }
5886
5887 static
5888 void pmap_init_trm(void)
5889 {
5890         vm_page_t pd_m;
5891
5892         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5893         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5894                 trm_guard = 0;
5895         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5896         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5897         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5898             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5899         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5900                 pmap_zero_page(pd_m);
5901         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5902             pmap_cache_bits(VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5903 }
5904
5905 void *
5906 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5907 {
5908         vmem_addr_t res;
5909         int error;
5910
5911         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5912         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5913             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5914         if (error != 0)
5915                 return (NULL);
5916         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5917                 bzero((void *)res, size);
5918         return ((void *)res);
5919 }
5920
5921 void
5922 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5923 {
5924
5925         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5926 }
5927
5928 #if defined(PMAP_DEBUG)
5929 pmap_pid_dump(int pid)
5930 {
5931         pmap_t pmap;
5932         struct proc *p;
5933         int npte = 0;
5934         int index;
5935
5936         sx_slock(&allproc_lock);
5937         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5938                 if (p->p_pid != pid)
5939                         continue;
5940
5941                 if (p->p_vmspace) {
5942                         int i,j;
5943                         index = 0;
5944                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5945                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5946                                 pd_entry_t *pde;
5947                                 pt_entry_t *pte;
5948                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5949                                 
5950                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5951                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5952                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5953                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5954                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5955                                                         if (index) {
5956                                                                 index = 0;
5957                                                                 printf("\n");
5958                                                         }
5959                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5960                                                         return (npte);
5961                                                 }
5962                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5963                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5964                                                         pt_entry_t pa;
5965                                                         vm_page_t m;
5966                                                         pa = *pte;
5967                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5968                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5969                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5970                                                         npte++;
5971                                                         index++;
5972                                                         if (index >= 2) {
5973                                                                 index = 0;
5974                                                                 printf("\n");
5975                                                         } else {
5976                                                                 printf(" ");
5977                                                         }
5978                                                 }
5979                                         }
5980                                 }
5981                         }
5982                 }
5983         }
5984         sx_sunlock(&allproc_lock);
5985         return (npte);
5986 }
5987 #endif