]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Import mandoc cvs snapshot 20170121 (pre 1.14)
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
156 #define CPU_ENABLE_SSE
157 #endif
158
159 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
160 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
161 #endif
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
184  */
185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
187
188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193
194 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
195     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
196 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
197
198 struct pmap kernel_pmap_store;
199 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
200 static struct pmaplist allpmaps;
201 static struct mtx allpmaps_lock;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
206 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
210 extern u_int32_t KERNend;
211 extern u_int32_t KPTphys;
212
213 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
214 pt_entry_t pg_nx;
215 static uma_zone_t pdptzone;
216 #endif
217
218 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
219
220 static int pat_works = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
222     "Is page attribute table fully functional?");
223
224 static int pg_ps_enabled = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
226     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
227
228 #define PAT_INDEX_SIZE  8
229 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
230
231 /*
232  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
233  */
234 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
235 static struct pmap_preinit_mapping {
236         vm_paddr_t      pa;
237         vm_offset_t     va;
238         vm_size_t       sz;
239         int             mode;
240 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
241 static int pmap_initialized;
242
243 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
244
245 /*
246  * Data for the pv entry allocation mechanism
247  */
248 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
249 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
250 static struct md_page *pv_table;
251 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
252
253 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
254 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
255 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
256
257 /*
258  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
259  */
260 pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t ptvmmap = 0;
263 caddr_t CADDR3;
264 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
265
266 /*
267  * Crashdump maps.
268  */
269 static caddr_t crashdumpmap;
270
271 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
272 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
273 #ifdef SMP
274 static int PMAP1cpu;
275 static int PMAP1changedcpu;
276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
277            &PMAP1changedcpu, 0,
278            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
279 #endif
280 static int PMAP1changed;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1changed, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
284 static int PMAP1unchanged;
285 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
286            &PMAP1unchanged, 0,
287            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
288 static struct mtx PMAP2mutex;
289
290 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
291 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
292 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
293 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
296 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
297 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
298                     vm_offset_t va);
299 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
300
301 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
302 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
303     vm_prot_t prot);
304 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
306 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
307 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
309 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
310 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
313 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
314 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
316     vm_prot_t prot);
317 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
318 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
319     struct spglist *free);
320 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
321     struct spglist *free);
322 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
323 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
324     struct spglist *free);
325 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
326                                         vm_offset_t va);
327 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
328 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
329     vm_page_t m);
330 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
331     pd_entry_t newpde);
332 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
333
334 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
335
336 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
337 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
338 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
339 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
340 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
341 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
342 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
343     int wait);
344 #endif
345 static void pmap_set_pg(void);
346
347 static __inline void pagezero(void *page);
348
349 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
350 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
351
352 /*
353  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
354  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
355  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
356  */
357 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
358
359 /*
360  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
361  *
362  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
363  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
364  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
365  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
366  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
367  *      (physical) address starting relative to 0]
368  */
369 void
370 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
371 {
372         vm_offset_t va;
373         pt_entry_t *pte, *unused;
374         struct pcpu *pc;
375         int i;
376
377         /*
378          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
379          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
380          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
381          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
382          * addresses to superpage mappings.
383          */
384         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
385
386         /*
387          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
388          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
389          * address space, because locore may not have mapped every physical
390          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
391          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
392          */
393         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
394
395         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
396
397         /*
398          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
399          */
400         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
401         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
402 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
403         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
404 #endif
405         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
406         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
407
408         /*
409          * Initialize the global pv list lock.
410          */
411         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
412
413         LIST_INIT(&allpmaps);
414
415         /*
416          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
417          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
418          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
419          * being changed.
420          */
421         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
422         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
423         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
424         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
425
426         /*
427          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
428          * mapping of pages.
429          */
430 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
431         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
432
433         va = virtual_avail;
434         pte = vtopte(va);
435
436
437         /*
438          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
439          * during early boot.
440          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
441          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
442          */
443         pc = pcpu_find(curcpu);
444         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
445         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
446         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
447         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
448
449         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
450
451         /*
452          * Crashdump maps.
453          */
454         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
455
456         /*
457          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
458          */
459         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
460
461         /*
462          * msgbufp is used to map the system message buffer.
463          */
464         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
465
466         /*
467          * KPTmap is used by pmap_kextract().
468          *
469          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
470          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
471          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
472          */
473         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
474
475         for (i = 0; i < NKPT; i++)
476                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
477
478         /*
479          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
480          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
481          */
482         KPTD -= KPTDI;
483         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
484
485         /*
486          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
487          * respectively.
488          */
489         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
490         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
491
492         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
493
494         virtual_avail = va;
495
496         /*
497          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
498          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
499          * mapping must not have PG_G set. 
500          */
501 #ifdef XBOX
502         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
503          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
504          * Better fixes are very welcome! */
505         if (!arch_i386_is_xbox)
506 #endif
507         for (i = 1; i < NKPT; i++)
508                 PTD[i] = 0;
509
510         /* Initialize the PAT MSR if present. */
511         pmap_init_pat();
512
513         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
514         pmap_set_pg();
515 }
516
517 static void
518 pmap_init_reserved_pages(void)
519 {
520         struct pcpu *pc;
521         vm_offset_t pages;
522         int i;
523
524         CPU_FOREACH(i) {
525                 pc = pcpu_find(i);
526                 /*
527                  * Skip if the mapping has already been initialized,
528                  * i.e. this is the BSP.
529                  */
530                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
531                         continue;
532                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
533                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
534                 if (pages == 0)
535                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
536                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
537                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
538                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
539                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
540                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
541         }
542 }
543  
544 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
545
546 /*
547  * Setup the PAT MSR.
548  */
549 void
550 pmap_init_pat(void)
551 {
552         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
553         uint64_t pat_msr;
554         u_long cr0, cr4;
555         int i;
556
557         /* Set default PAT index table. */
558         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
559                 pat_table[i] = -1;
560         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
561         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
562         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
563         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
564         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
565         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
566
567         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
568         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
569                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
570                         pat_index[i] = pat_table[i];
571                 pat_works = 0;
572                 return;
573         }
574
575         /*
576          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
577          * PAT entries.
578          *
579          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
580          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
581          * or Mode C Paging)
582          *
583          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
584          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
585          */
586         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
587             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
588                 pat_works = 0;
589
590         /* Initialize default PAT entries. */
591         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
592             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
593             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
594             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
595             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
596             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
597             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
598             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
599
600         if (pat_works) {
601                 /*
602                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
603                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
604                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
605                  */
606                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
607                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
608                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
609                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
610                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
611                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
612         } else {
613                 /*
614                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
615                  */
616                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
617                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
618                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
619         }
620
621         /* Disable PGE. */
622         cr4 = rcr4();
623         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
624
625         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
626         cr0 = rcr0();
627         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
628
629         /* Flushes caches and TLBs. */
630         wbinvd();
631         invltlb();
632
633         /* Update PAT and index table. */
634         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
635         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
636                 pat_index[i] = pat_table[i];
637
638         /* Flush caches and TLBs again. */
639         wbinvd();
640         invltlb();
641
642         /* Restore caches and PGE. */
643         load_cr0(cr0);
644         load_cr4(cr4);
645 }
646
647 /*
648  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
649  */
650 static void
651 pmap_set_pg(void)
652 {
653         pt_entry_t *pte;
654         vm_offset_t va, endva;
655
656         if (pgeflag == 0)
657                 return;
658
659         endva = KERNBASE + KERNend;
660
661         if (pseflag) {
662                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
663                 while (va  < endva) {
664                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
665                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
666                         va += NBPDR;
667                 }
668         } else {
669                 va = (vm_offset_t)btext;
670                 while (va < endva) {
671                         pte = vtopte(va);
672                         if (*pte)
673                                 *pte |= pgeflag;
674                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
675                         va += PAGE_SIZE;
676                 }
677         }
678 }
679
680 /*
681  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
682  */
683 void
684 pmap_page_init(vm_page_t m)
685 {
686
687         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
688         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
689 }
690
691 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
692 static void *
693 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
694 {
695
696         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
697         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
698         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
699             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
700 }
701 #endif
702
703 /*
704  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
705  * Requirements:
706  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
707  *    are ever set, PG_V in particular.
708  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
709  *    on PAE systems.  This should be ok.
710  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
711  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
712  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
713  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
714  */
715 static vm_offset_t
716 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
717 {
718         pt_entry_t *pte;
719         vm_offset_t va;
720
721         va = *head;
722         if (va == 0)
723                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
724         pte = vtopte(va);
725         *head = *pte;
726         if (*head & PG_V)
727                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
728         *pte = 0;
729         return (va);
730 }
731
732 static void
733 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
734 {
735         pt_entry_t *pte;
736
737         if (va & PG_V)
738                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
739         pte = vtopte(va);
740         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
741         *head = va;
742 }
743
744 static void
745 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
746 {
747         int i;
748         vm_offset_t va;
749
750         *head = 0;
751         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
752                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
753                 pmap_ptelist_free(head, va);
754         }
755 }
756
757
758 /*
759  *      Initialize the pmap module.
760  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
761  *      system needs to map virtual memory.
762  */
763 void
764 pmap_init(void)
765 {
766         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
767         vm_page_t mpte;
768         vm_size_t s;
769         int i, pv_npg;
770
771         /*
772          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
773          * page table pages.
774          */ 
775         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
776                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
777                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
778                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
779                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
780                 mpte->pindex = i + KPTDI;
781                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
782         }
783
784         /*
785          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
786          * high water mark so that the system can recover from excessive
787          * numbers of pv entries.
788          */
789         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
790         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
791         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
792         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
793         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
794
795         /*
796          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
797          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
798          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
799          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
800          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
801          * include at least one feature that is only supported by older Intel
802          * or newer AMD processors.
803          */
804         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
805             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
806             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
807             AMDID2_FMA4)) == 0)
808                 workaround_erratum383 = 1;
809
810         /*
811          * Are large page mappings supported and enabled?
812          */
813         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
814         if (pseflag == 0)
815                 pg_ps_enabled = 0;
816         else if (pg_ps_enabled) {
817                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
818                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
819                 pagesizes[1] = NBPDR;
820         }
821
822         /*
823          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
824          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
825          */
826         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
827             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
828
829         /*
830          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
831          */
832         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
833         s = round_page(s);
834         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
835             M_WAITOK | M_ZERO);
836         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
837                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
838
839         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
840         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
841         if (pv_chunkbase == NULL)
842                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
843         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
844 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
845         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
846             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
847             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
848         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
849 #endif
850
851         pmap_initialized = 1;
852         if (!bootverbose)
853                 return;
854         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
855                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
856                 if (ppim->va == 0)
857                         continue;
858                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
859                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
860         }
861 }
862
863
864 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
865         "Max number of PV entries");
866 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
867         "Page share factor per proc");
868
869 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
870     "2/4MB page mapping counters");
871
872 static u_long pmap_pde_demotions;
873 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
874     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
875
876 static u_long pmap_pde_mappings;
877 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
878     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
879
880 static u_long pmap_pde_p_failures;
881 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
882     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
883
884 static u_long pmap_pde_promotions;
885 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
886     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
887
888 /***************************************************
889  * Low level helper routines.....
890  ***************************************************/
891
892 /*
893  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
894  * caching mode.
895  */
896 int
897 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
898 {
899         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
900
901         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
902                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
903
904         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
905         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
906
907         /* Map the caching mode to a PAT index. */
908         pat_idx = pat_index[mode];
909
910         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
911         cache_bits = 0;
912         if (pat_idx & 0x4)
913                 cache_bits |= pat_flag;
914         if (pat_idx & 0x2)
915                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
916         if (pat_idx & 0x1)
917                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
918         return (cache_bits);
919 }
920
921 /*
922  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
923  */
924 static void
925 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
926 {
927         pd_entry_t *pde;
928         pmap_t pmap;
929         boolean_t PTD_updated;
930
931         PTD_updated = FALSE;
932         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
933         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
934                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
935                     PG_FRAME))
936                         PTD_updated = TRUE;
937                 pde = pmap_pde(pmap, va);
938                 pde_store(pde, newpde);
939         }
940         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
941         KASSERT(PTD_updated,
942             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
943 }
944
945 /*
946  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
947  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
948  * calling processor's TLB is affected.
949  *
950  * The calling thread must be pinned to a processor.
951  */
952 static void
953 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
954 {
955         u_long cr4;
956
957         if ((newpde & PG_PS) == 0)
958                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
959                 invlpg(va);
960         else if ((newpde & PG_G) == 0)
961                 /*
962                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
963                  * because there are too many to flush individually.
964                  */
965                 invltlb();
966         else {
967                 /*
968                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
969                  * including any global (PG_G) mappings.
970                  */
971                 cr4 = rcr4();
972                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
973                 /*
974                  * Although preemption at this point could be detrimental to
975                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
976                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
977                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
978                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
979                  */
980                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
981         }
982 }
983
984 void
985 invltlb_glob(void)
986 {
987         uint64_t cr4;
988
989         if (pgeflag == 0) {
990                 invltlb();
991         } else {
992                 cr4 = rcr4();
993                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
994                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
995         }
996 }
997
998
999 #ifdef SMP
1000 /*
1001  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1002  *
1003  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1004  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1005  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1006  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1007  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1008  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1009  * one of the following functions but before a store updating the page
1010  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1011  * processor before its pm_active field is checked but due to
1012  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1013  * pmap as inactive on the other processor.
1014  * 
1015  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1016  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1017  * processor.
1018  */
1019 void
1020 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1021 {
1022         cpuset_t *mask, other_cpus;
1023         u_int cpuid;
1024
1025         sched_pin();
1026         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1027                 invlpg(va);
1028                 mask = &all_cpus;
1029         } else {
1030                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1031                 other_cpus = all_cpus;
1032                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1033                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1034                         invlpg(va);
1035                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1036                 mask = &other_cpus;
1037         }
1038         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1039         sched_unpin();
1040 }
1041
1042 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1043 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1044
1045 void
1046 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1047 {
1048         cpuset_t *mask, other_cpus;
1049         vm_offset_t addr;
1050         u_int cpuid;
1051
1052         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1053                 pmap_invalidate_all(pmap);
1054                 return;
1055         }
1056
1057         sched_pin();
1058         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1059                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1060                         invlpg(addr);
1061                 mask = &all_cpus;
1062         } else {
1063                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1064                 other_cpus = all_cpus;
1065                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1066                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1067                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1068                                 invlpg(addr);
1069                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1070                 mask = &other_cpus;
1071         }
1072         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1073         sched_unpin();
1074 }
1075
1076 void
1077 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1078 {
1079         cpuset_t *mask, other_cpus;
1080         u_int cpuid;
1081
1082         sched_pin();
1083         if (pmap == kernel_pmap) {
1084                 invltlb_glob();
1085                 mask = &all_cpus;
1086         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1087                 invltlb();
1088                 mask = &all_cpus;
1089         } else {
1090                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1091                 other_cpus = all_cpus;
1092                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1093                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1094                         invltlb();
1095                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1096                 mask = &other_cpus;
1097         }
1098         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1099         sched_unpin();
1100 }
1101
1102 void
1103 pmap_invalidate_cache(void)
1104 {
1105
1106         sched_pin();
1107         wbinvd();
1108         smp_cache_flush();
1109         sched_unpin();
1110 }
1111
1112 struct pde_action {
1113         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1114         vm_offset_t va;
1115         pd_entry_t *pde;
1116         pd_entry_t newpde;
1117         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1118 };
1119
1120 static void
1121 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1122 {
1123         struct pde_action *act = arg;
1124         pd_entry_t *pde;
1125         pmap_t pmap;
1126
1127         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1128
1129                 /*
1130                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1131                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1132                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1133                  */
1134                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1135                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1136                         pde_store(pde, act->newpde);
1137                 }
1138         }
1139 }
1140
1141 static void
1142 pmap_update_pde_user(void *arg)
1143 {
1144         struct pde_action *act = arg;
1145
1146         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1147                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1148 }
1149
1150 static void
1151 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1152 {
1153         struct pde_action *act = arg;
1154
1155         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1156                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1157 }
1158
1159 /*
1160  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1161  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1162  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1163  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1164  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1165  * hardware error.
1166  */
1167 static void
1168 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1169 {
1170         struct pde_action act;
1171         cpuset_t active, other_cpus;
1172         u_int cpuid;
1173
1174         sched_pin();
1175         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1176         other_cpus = all_cpus;
1177         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1178         if (pmap == kernel_pmap)
1179                 active = all_cpus;
1180         else
1181                 active = pmap->pm_active;
1182         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1183                 act.store = cpuid;
1184                 act.invalidate = active;
1185                 act.va = va;
1186                 act.pde = pde;
1187                 act.newpde = newpde;
1188                 CPU_SET(cpuid, &active);
1189                 smp_rendezvous_cpus(active,
1190                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1191                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1192                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1193         } else {
1194                 if (pmap == kernel_pmap)
1195                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1196                 else
1197                         pde_store(pde, newpde);
1198                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1199                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1200         }
1201         sched_unpin();
1202 }
1203 #else /* !SMP */
1204 /*
1205  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1206  * We inline these within pmap.c for speed.
1207  */
1208 PMAP_INLINE void
1209 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1210 {
1211
1212         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1213                 invlpg(va);
1214 }
1215
1216 PMAP_INLINE void
1217 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1218 {
1219         vm_offset_t addr;
1220
1221         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1222                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1223                         invlpg(addr);
1224 }
1225
1226 PMAP_INLINE void
1227 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1228 {
1229
1230         if (pmap == kernel_pmap)
1231                 invltlb_glob();
1232         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1233                 invltlb();
1234 }
1235
1236 PMAP_INLINE void
1237 pmap_invalidate_cache(void)
1238 {
1239
1240         wbinvd();
1241 }
1242
1243 static void
1244 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1245 {
1246
1247         if (pmap == kernel_pmap)
1248                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1249         else
1250                 pde_store(pde, newpde);
1251         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1252                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1253 }
1254 #endif /* !SMP */
1255
1256 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1257
1258 void
1259 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1260 {
1261
1262         if (force) {
1263                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1264         } else {
1265                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1266                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1267                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1268                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1269         }
1270
1271         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1272                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1273         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1274             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1275 #ifdef DEV_APIC
1276                 /*
1277                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1278                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1279                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1280                  * don't need to flush for that range anyway.
1281                  */
1282                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1283                         return;
1284 #endif
1285                 /*
1286                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1287                  * instruction to insure that previous stores are
1288                  * included in the write-back.  The processor
1289                  * propagates flush to other processors in the cache
1290                  * coherence domain.
1291                  */
1292                 sfence();
1293                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1294                         clflushopt(sva);
1295                 sfence();
1296         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1297             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1298 #ifdef DEV_APIC
1299                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1300                         return;
1301 #endif
1302                 /*
1303                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1304                  */
1305                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1306                         mfence();
1307                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1308                         clflush(sva);
1309                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1310                         mfence();
1311         } else {
1312
1313                 /*
1314                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1315                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1316                  * Globally invalidate cache.
1317                  */
1318                 pmap_invalidate_cache();
1319         }
1320 }
1321
1322 void
1323 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1324 {
1325         int i;
1326
1327         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1328             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1329                 pmap_invalidate_cache();
1330         } else {
1331                 for (i = 0; i < count; i++)
1332                         pmap_flush_page(pages[i]);
1333         }
1334 }
1335
1336 /*
1337  * Are we current address space or kernel?
1338  */
1339 static __inline int
1340 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1341 {
1342
1343         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1344             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1345 }
1346
1347 /*
1348  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1349  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1350  */
1351 pt_entry_t *
1352 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1353 {
1354         pd_entry_t newpf;
1355         pd_entry_t *pde;
1356
1357         pde = pmap_pde(pmap, va);
1358         if (*pde & PG_PS)
1359                 return (pde);
1360         if (*pde != 0) {
1361                 /* are we current address space or kernel? */
1362                 if (pmap_is_current(pmap))
1363                         return (vtopte(va));
1364                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1365                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1366                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1367                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1368                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1369                 }
1370                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1371         }
1372         return (NULL);
1373 }
1374
1375 /*
1376  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1377  * being NULL.
1378  */
1379 static __inline void
1380 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1381 {
1382
1383         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1384                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1385 }
1386
1387 /*
1388  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1389  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1390  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1391  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1392  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1393  */
1394 static __inline void
1395 invlcaddr(void *caddr)
1396 {
1397
1398         invlpg((u_int)caddr);
1399 }
1400
1401 /*
1402  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1403  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1404  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1405  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1406  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1407  *
1408  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1409  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1410  */
1411 static pt_entry_t *
1412 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1413 {
1414         pd_entry_t newpf;
1415         pd_entry_t *pde;
1416
1417         pde = pmap_pde(pmap, va);
1418         if (*pde & PG_PS)
1419                 return (pde);
1420         if (*pde != 0) {
1421                 /* are we current address space or kernel? */
1422                 if (pmap_is_current(pmap))
1423                         return (vtopte(va));
1424                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1425                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1426                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1427                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1428                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1429 #ifdef SMP
1430                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1431 #endif
1432                         invlcaddr(PADDR1);
1433                         PMAP1changed++;
1434                 } else
1435 #ifdef SMP
1436                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1437                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1438                         invlcaddr(PADDR1);
1439                         PMAP1changedcpu++;
1440                 } else
1441 #endif
1442                         PMAP1unchanged++;
1443                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1444         }
1445         return (0);
1446 }
1447
1448 /*
1449  *      Routine:        pmap_extract
1450  *      Function:
1451  *              Extract the physical page address associated
1452  *              with the given map/virtual_address pair.
1453  */
1454 vm_paddr_t 
1455 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1456 {
1457         vm_paddr_t rtval;
1458         pt_entry_t *pte;
1459         pd_entry_t pde;
1460
1461         rtval = 0;
1462         PMAP_LOCK(pmap);
1463         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1464         if (pde != 0) {
1465                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1466                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1467                 else {
1468                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1469                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1470                         pmap_pte_release(pte);
1471                 }
1472         }
1473         PMAP_UNLOCK(pmap);
1474         return (rtval);
1475 }
1476
1477 /*
1478  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1479  *      Function:
1480  *              Atomically extract and hold the physical page
1481  *              with the given pmap and virtual address pair
1482  *              if that mapping permits the given protection.
1483  */
1484 vm_page_t
1485 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1486 {
1487         pd_entry_t pde;
1488         pt_entry_t pte, *ptep;
1489         vm_page_t m;
1490         vm_paddr_t pa;
1491
1492         pa = 0;
1493         m = NULL;
1494         PMAP_LOCK(pmap);
1495 retry:
1496         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1497         if (pde != 0) {
1498                 if (pde & PG_PS) {
1499                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1500                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1501                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1502                                         goto retry;
1503                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1504                                     (va & PDRMASK));
1505                                 vm_page_hold(m);
1506                         }
1507                 } else {
1508                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1509                         pte = *ptep;
1510                         pmap_pte_release(ptep);
1511                         if (pte != 0 &&
1512                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1513                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1514                                     &pa))
1515                                         goto retry;
1516                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1517                                 vm_page_hold(m);
1518                         }
1519                 }
1520         }
1521         PA_UNLOCK_COND(pa);
1522         PMAP_UNLOCK(pmap);
1523         return (m);
1524 }
1525
1526 /***************************************************
1527  * Low level mapping routines.....
1528  ***************************************************/
1529
1530 /*
1531  * Add a wired page to the kva.
1532  * Note: not SMP coherent.
1533  *
1534  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1535  */
1536 PMAP_INLINE void 
1537 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1538 {
1539         pt_entry_t *pte;
1540
1541         pte = vtopte(va);
1542         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1543 }
1544
1545 static __inline void
1546 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1547 {
1548         pt_entry_t *pte;
1549
1550         pte = vtopte(va);
1551         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Remove a page from the kernel pagetables.
1556  * Note: not SMP coherent.
1557  *
1558  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1559  */
1560 PMAP_INLINE void
1561 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1562 {
1563         pt_entry_t *pte;
1564
1565         pte = vtopte(va);
1566         pte_clear(pte);
1567 }
1568
1569 /*
1570  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1571  *      virtual address space.
1572  *
1573  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1574  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1575  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1576  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1577  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1578  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1579  *      region.
1580  */
1581 vm_offset_t
1582 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1583 {
1584         vm_offset_t va, sva;
1585         vm_paddr_t superpage_offset;
1586         pd_entry_t newpde;
1587
1588         va = *virt;
1589         /*
1590          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1591          * least one superpage mapping to be created?
1592          */ 
1593         superpage_offset = start & PDRMASK;
1594         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1595                 /*
1596                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1597                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1598                  */
1599                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1600                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1601                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1602                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1603         }
1604         sva = va;
1605         while (start < end) {
1606                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1607                     pseflag) {
1608                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1609                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1610                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1611                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1612                         va += NBPDR;
1613                         start += NBPDR;
1614                 } else {
1615                         pmap_kenter(va, start);
1616                         va += PAGE_SIZE;
1617                         start += PAGE_SIZE;
1618                 }
1619         }
1620         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1621         *virt = va;
1622         return (sva);
1623 }
1624
1625
1626 /*
1627  * Add a list of wired pages to the kva
1628  * this routine is only used for temporary
1629  * kernel mappings that do not need to have
1630  * page modification or references recorded.
1631  * Note that old mappings are simply written
1632  * over.  The page *must* be wired.
1633  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1634  */
1635 void
1636 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1637 {
1638         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1639         vm_page_t m;
1640
1641         oldpte = 0;
1642         pte = vtopte(sva);
1643         endpte = pte + count;
1644         while (pte < endpte) {
1645                 m = *ma++;
1646                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1647                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1648                         oldpte |= *pte;
1649                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1650                 }
1651                 pte++;
1652         }
1653         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1654                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1655                     PAGE_SIZE);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * This routine tears out page mappings from the
1660  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1661  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1662  */
1663 void
1664 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1665 {
1666         vm_offset_t va;
1667
1668         va = sva;
1669         while (count-- > 0) {
1670                 pmap_kremove(va);
1671                 va += PAGE_SIZE;
1672         }
1673         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1674 }
1675
1676 /***************************************************
1677  * Page table page management routines.....
1678  ***************************************************/
1679 static __inline void
1680 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1681 {
1682         vm_page_t m;
1683
1684         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1685                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1686                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1687                 vm_page_free_toq(m);
1688         }
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1693  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1694  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1695  */
1696 static __inline void
1697 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1698     boolean_t set_PG_ZERO)
1699 {
1700
1701         if (set_PG_ZERO)
1702                 m->flags |= PG_ZERO;
1703         else
1704                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1705         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1706 }
1707
1708 /*
1709  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1710  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1711  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1712  * ordered by this virtual address range.
1713  */
1714 static __inline int
1715 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1716 {
1717
1718         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1719         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1724  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1725  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1726  * specified virtual address.
1727  */
1728 static __inline vm_page_t
1729 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1730 {
1731
1732         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1733         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1734 }
1735
1736 /*
1737  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1738  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1739  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1740  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1741  */
1742 static inline boolean_t
1743 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1744 {
1745
1746         --m->wire_count;
1747         if (m->wire_count == 0) {
1748                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1749                 return (TRUE);
1750         } else
1751                 return (FALSE);
1752 }
1753
1754 static void
1755 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1756 {
1757         vm_offset_t pteva;
1758
1759         /*
1760          * unmap the page table page
1761          */
1762         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1763         --pmap->pm_stats.resident_count;
1764
1765         /*
1766          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1767          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1768          * down is begun.
1769          */
1770         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1771
1772         /*
1773          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1774          * take effect immediately.
1775          */
1776         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1777         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1778
1779         /* 
1780          * Put page on a list so that it is released after
1781          * *ALL* TLB shootdown is done
1782          */
1783         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1784 }
1785
1786 /*
1787  * After removing a page table entry, this routine is used to
1788  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1789  */
1790 static int
1791 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1792 {
1793         pd_entry_t ptepde;
1794         vm_page_t mpte;
1795
1796         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1797                 return (0);
1798         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1799         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1800         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1801 }
1802
1803 /*
1804  * Initialize the pmap for the swapper process.
1805  */
1806 void
1807 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1808 {
1809
1810         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1811         /*
1812          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1813          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1814          * not need to be inserted into that list.
1815          */
1816         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1817 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1818         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1819 #endif
1820         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1821         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1822         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1823         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1824         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1825 }
1826
1827 /*
1828  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1829  * such as one in a vmspace structure.
1830  */
1831 int
1832 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1833 {
1834         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1835         vm_paddr_t pa;
1836         int i;
1837
1838         /*
1839          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1840          * page directory table.
1841          */
1842         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1843                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1844                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1845                         return (0);
1846 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1847                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1848                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1849                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1850                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1851                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1852                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1853 #endif
1854                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1855         }
1856         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1857             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1858
1859         /*
1860          * allocate the page directory page(s)
1861          */
1862         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1863                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1864                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1865                 if (m == NULL)
1866                         VM_WAIT;
1867                 else {
1868                         ptdpg[i++] = m;
1869                 }
1870         }
1871
1872         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1873
1874         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1875                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1876                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1877
1878         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1879         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1880         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1881         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1882         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1883
1884         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1885         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1886                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1887                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1888 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1889                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1890 #endif
1891         }
1892
1893         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1894         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1895         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1896
1897         return (1);
1898 }
1899
1900 /*
1901  * this routine is called if the page table page is not
1902  * mapped correctly.
1903  */
1904 static vm_page_t
1905 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1906 {
1907         vm_paddr_t ptepa;
1908         vm_page_t m;
1909
1910         /*
1911          * Allocate a page table page.
1912          */
1913         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1914             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1915                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1916                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1917                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1918                         VM_WAIT;
1919                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1920                         PMAP_LOCK(pmap);
1921                 }
1922
1923                 /*
1924                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1925                  * page may have been allocated.
1926                  */
1927                 return (NULL);
1928         }
1929         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1930                 pmap_zero_page(m);
1931
1932         /*
1933          * Map the pagetable page into the process address space, if
1934          * it isn't already there.
1935          */
1936
1937         pmap->pm_stats.resident_count++;
1938
1939         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1940         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1941                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1942
1943         return (m);
1944 }
1945
1946 static vm_page_t
1947 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1948 {
1949         u_int ptepindex;
1950         pd_entry_t ptepa;
1951         vm_page_t m;
1952
1953         /*
1954          * Calculate pagetable page index
1955          */
1956         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1957 retry:
1958         /*
1959          * Get the page directory entry
1960          */
1961         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1962
1963         /*
1964          * This supports switching from a 4MB page to a
1965          * normal 4K page.
1966          */
1967         if (ptepa & PG_PS) {
1968                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1969                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1970         }
1971
1972         /*
1973          * If the page table page is mapped, we just increment the
1974          * hold count, and activate it.
1975          */
1976         if (ptepa) {
1977                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1978                 m->wire_count++;
1979         } else {
1980                 /*
1981                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1982                  * been deallocated. 
1983                  */
1984                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1985                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1986                         goto retry;
1987         }
1988         return (m);
1989 }
1990
1991
1992 /***************************************************
1993 * Pmap allocation/deallocation routines.
1994  ***************************************************/
1995
1996 /*
1997  * Release any resources held by the given physical map.
1998  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1999  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2000  */
2001 void
2002 pmap_release(pmap_t pmap)
2003 {
2004         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2005         int i;
2006
2007         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2008             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2009             pmap->pm_stats.resident_count));
2010         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2011             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2012         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2013             ("releasing active pmap %p", pmap));
2014
2015         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2016         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2017         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2018
2019         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2020                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2021                     PG_FRAME);
2022
2023         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2024             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2025
2026         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2027
2028         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2029                 m = ptdpg[i];
2030 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2031                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2032                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2033 #endif
2034                 m->wire_count--;
2035                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2036                 vm_page_free_zero(m);
2037         }
2038 }
2039 \f
2040 static int
2041 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2042 {
2043         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2044
2045         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2046 }
2047 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2048     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2049
2050 static int
2051 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2052 {
2053         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2054
2055         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2056 }
2057 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2058     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2059
2060 /*
2061  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2062  */
2063 void
2064 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2065 {
2066         vm_paddr_t ptppaddr;
2067         vm_page_t nkpg;
2068         pd_entry_t newpdir;
2069
2070         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2071         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2072         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2073                 addr = kernel_map->max_offset;
2074         while (kernel_vm_end < addr) {
2075                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2076                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2077                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2078                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2079                                 break;
2080                         }
2081                         continue;
2082                 }
2083
2084                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2085                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2086                     VM_ALLOC_ZERO);
2087                 if (nkpg == NULL)
2088                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2089
2090                 nkpt++;
2091
2092                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2093                         pmap_zero_page(nkpg);
2094                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2095                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2096                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2097
2098                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2099                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2100                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2101                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2102                         break;
2103                 }
2104         }
2105 }
2106
2107
2108 /***************************************************
2109  * page management routines.
2110  ***************************************************/
2111
2112 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2113 CTASSERT(_NPCM == 11);
2114 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2115
2116 static __inline struct pv_chunk *
2117 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2118 {
2119
2120         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2121 }
2122
2123 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2124
2125 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2126 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2127
2128 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2129         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2130         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2131         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2132         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2133 };
2134
2135 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2136         "Current number of pv entries");
2137
2138 #ifdef PV_STATS
2139 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2140
2141 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2142         "Current number of pv entry chunks");
2143 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2144         "Current number of pv entry chunks allocated");
2145 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2146         "Current number of pv entry chunks frees");
2147 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2148         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2149
2150 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2151 static int pv_entry_spare;
2152
2153 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2154         "Current number of pv entry frees");
2155 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2156         "Current number of pv entry allocs");
2157 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2158         "Current number of spare pv entries");
2159 #endif
2160
2161 /*
2162  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2163  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2164  * another pv entry chunk.
2165  */
2166 static vm_page_t
2167 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2168 {
2169         struct pch newtail;
2170         struct pv_chunk *pc;
2171         struct md_page *pvh;
2172         pd_entry_t *pde;
2173         pmap_t pmap;
2174         pt_entry_t *pte, tpte;
2175         pv_entry_t pv;
2176         vm_offset_t va;
2177         vm_page_t m, m_pc;
2178         struct spglist free;
2179         uint32_t inuse;
2180         int bit, field, freed;
2181
2182         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2183         pmap = NULL;
2184         m_pc = NULL;
2185         SLIST_INIT(&free);
2186         TAILQ_INIT(&newtail);
2187         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2188             SLIST_EMPTY(&free))) {
2189                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2190                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2191                         if (pmap != NULL) {
2192                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2193                                 if (pmap != locked_pmap)
2194                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2195                         }
2196                         pmap = pc->pc_pmap;
2197                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2198                         if (pmap > locked_pmap)
2199                                 PMAP_LOCK(pmap);
2200                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2201                                 pmap = NULL;
2202                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2203                                 continue;
2204                         }
2205                 }
2206
2207                 /*
2208                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2209                  */
2210                 freed = 0;
2211                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2212                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2213                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2214                                 bit = bsfl(inuse);
2215                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2216                                 va = pv->pv_va;
2217                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2218                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2219                                         continue;
2220                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2221                                 tpte = *pte;
2222                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2223                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2224                                 pmap_pte_release(pte);
2225                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2226                                         continue;
2227                                 KASSERT(tpte != 0,
2228                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2229                                     pmap, va));
2230                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2231                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2232                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2233                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2234                                         vm_page_dirty(m);
2235                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2236                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2237                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2238                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2239                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2240                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2241                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2242                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2243                                                     PGA_WRITEABLE);
2244                                         }
2245                                 }
2246                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2247                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2248                                 freed++;
2249                         }
2250                 }
2251                 if (freed == 0) {
2252                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2253                         continue;
2254                 }
2255                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2256                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2257                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2258                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2259                 pv_entry_count -= freed;
2260                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2261                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2262                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2263                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2264                                     pc_list);
2265                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2266
2267                                 /*
2268                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2269                                  * sufficient.
2270                                  */
2271                                 if (pmap == locked_pmap)
2272                                         goto out;
2273                                 break;
2274                         }
2275                 if (field == _NPCM) {
2276                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2277                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2278                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2279                         /* Entire chunk is free; return it. */
2280                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2281                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2282                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2283                         break;
2284                 }
2285         }
2286 out:
2287         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2288         if (pmap != NULL) {
2289                 pmap_invalidate_all(pmap);
2290                 if (pmap != locked_pmap)
2291                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2292         }
2293         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2294                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2295                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2296                 /* Recycle a freed page table page. */
2297                 m_pc->wire_count = 1;
2298                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2299         }
2300         pmap_free_zero_pages(&free);
2301         return (m_pc);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * free the pv_entry back to the free list
2306  */
2307 static void
2308 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2309 {
2310         struct pv_chunk *pc;
2311         int idx, field, bit;
2312
2313         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2314         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2315         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2316         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2317         pv_entry_count--;
2318         pc = pv_to_chunk(pv);
2319         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2320         field = idx / 32;
2321         bit = idx % 32;
2322         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2323         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2324                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2325                         /*
2326                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2327                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2328                          */
2329                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2330                             pc)) {
2331                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2332                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2333                                     pc_list);
2334                         }
2335                         return;
2336                 }
2337         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2338         free_pv_chunk(pc);
2339 }
2340
2341 static void
2342 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2343 {
2344         vm_page_t m;
2345
2346         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2347         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2348         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2349         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2350         /* entire chunk is free, return it */
2351         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2352         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2353         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2354         vm_page_free(m);
2355         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2356 }
2357
2358 /*
2359  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2360  * when needed.
2361  */
2362 static pv_entry_t
2363 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2364 {
2365         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2366         static struct timeval lastprint;
2367         int bit, field;
2368         pv_entry_t pv;
2369         struct pv_chunk *pc;
2370         vm_page_t m;
2371
2372         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2373         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2374         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2375         pv_entry_count++;
2376         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2377                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2378                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2379                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2380                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2381 retry:
2382         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2383         if (pc != NULL) {
2384                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2385                         if (pc->pc_map[field]) {
2386                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2387                                 break;
2388                         }
2389                 }
2390                 if (field < _NPCM) {
2391                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2392                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2393                         /* If this was the last item, move it to tail */
2394                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2395                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2396                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2397                                         return (pv);    /* not full, return */
2398                                 }
2399                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2400                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2401                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2402                         return (pv);
2403                 }
2404         }
2405         /*
2406          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2407          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2408          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2409          */
2410         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2411             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2412                 if (try) {
2413                         pv_entry_count--;
2414                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2415                         return (NULL);
2416                 }
2417                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2418                 if (m == NULL)
2419                         goto retry;
2420         }
2421         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2422         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2423         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2424         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2425         pc->pc_pmap = pmap;
2426         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2427         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2428                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2429         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2430         pv = &pc->pc_pventry[0];
2431         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2432         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2433         return (pv);
2434 }
2435
2436 static __inline pv_entry_t
2437 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2438 {
2439         pv_entry_t pv;
2440
2441         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2442         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2443                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2444                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2445                         break;
2446                 }
2447         }
2448         return (pv);
2449 }
2450
2451 static void
2452 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2453 {
2454         struct md_page *pvh;
2455         pv_entry_t pv;
2456         vm_offset_t va_last;
2457         vm_page_t m;
2458
2459         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2460         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2461             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2462
2463         /*
2464          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2465          * page's pv list.
2466          */
2467         pvh = pa_to_pvh(pa);
2468         va = trunc_4mpage(va);
2469         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2470         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2471         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2472         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2473         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2474         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2475         do {
2476                 m++;
2477                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2478                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2479                 va += PAGE_SIZE;
2480                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2481         } while (va < va_last);
2482 }
2483
2484 static void
2485 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2486 {
2487         struct md_page *pvh;
2488         pv_entry_t pv;
2489         vm_offset_t va_last;
2490         vm_page_t m;
2491
2492         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2493         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2494             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2495
2496         /*
2497          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2498          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2499          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2500          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2501          * removes one of the mappings that is being promoted.
2502          */
2503         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2504         va = trunc_4mpage(va);
2505         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2506         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2507         pvh = pa_to_pvh(pa);
2508         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2509         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2510         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2511         do {
2512                 m++;
2513                 va += PAGE_SIZE;
2514                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2515         } while (va < va_last);
2516 }
2517
2518 static void
2519 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2520 {
2521         pv_entry_t pv;
2522
2523         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2524         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2525         free_pv_entry(pmap, pv);
2526 }
2527
2528 static void
2529 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2530 {
2531         struct md_page *pvh;
2532
2533         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2534         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2535         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2536                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2537                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2538                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2539         }
2540 }
2541
2542 /*
2543  * Create a pv entry for page at pa for
2544  * (pmap, va).
2545  */
2546 static void
2547 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2548 {
2549         pv_entry_t pv;
2550
2551         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2552         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2553         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2554         pv->pv_va = va;
2555         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2556 }
2557
2558 /*
2559  * Conditionally create a pv entry.
2560  */
2561 static boolean_t
2562 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2563 {
2564         pv_entry_t pv;
2565
2566         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2567         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2568         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2569             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2570                 pv->pv_va = va;
2571                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2572                 return (TRUE);
2573         } else
2574                 return (FALSE);
2575 }
2576
2577 /*
2578  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2579  */
2580 static boolean_t
2581 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2582 {
2583         struct md_page *pvh;
2584         pv_entry_t pv;
2585
2586         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2587         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2588             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2589                 pv->pv_va = va;
2590                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2591                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2592                 return (TRUE);
2593         } else
2594                 return (FALSE);
2595 }
2596
2597 /*
2598  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2599  */
2600 static void
2601 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2602 {
2603         pt_entry_t *pte;
2604
2605         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2606                 *pte = newpte;  
2607                 newpte += PAGE_SIZE;
2608         }
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2613  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2614  */
2615 static boolean_t
2616 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2617 {
2618         pd_entry_t newpde, oldpde;
2619         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2620         vm_paddr_t mptepa;
2621         vm_page_t mpte;
2622         struct spglist free;
2623
2624         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2625         oldpde = *pde;
2626         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2627             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2628         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2629             NULL) {
2630                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2631                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2632                     " is missing"));
2633
2634                 /*
2635                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2636                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2637                  * allocation of the new page table page fails.
2638                  */
2639                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2640                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2641                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2642                         SLIST_INIT(&free);
2643                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2644                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2645                         pmap_free_zero_pages(&free);
2646                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2647                             " in pmap %p", va, pmap);
2648                         return (FALSE);
2649                 }
2650                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2651                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2652         }
2653         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2654
2655         /*
2656          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2657          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2658          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2659          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2660          */
2661         if (va >= KERNBASE)
2662                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2663         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2664                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2665                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2666 #ifdef SMP
2667                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2668 #endif
2669                         invlcaddr(PADDR1);
2670                         PMAP1changed++;
2671                 } else
2672 #ifdef SMP
2673                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2674                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2675                         invlcaddr(PADDR1);
2676                         PMAP1changedcpu++;
2677                 } else
2678 #endif
2679                         PMAP1unchanged++;
2680                 firstpte = PADDR1;
2681         } else {
2682                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2683                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2684                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2685                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2686                 }
2687                 firstpte = PADDR2;
2688         }
2689         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2690         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2691             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2692         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2693             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2694         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2695         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2696                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2697
2698         /*
2699          * If the page table page is new, initialize it.
2700          */
2701         if (mpte->wire_count == 1) {
2702                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2703                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2704         }
2705         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2706             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2707             " addresses"));
2708
2709         /*
2710          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2711          * entries.
2712          */ 
2713         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2714                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2715         
2716         /*
2717          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2718          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2719          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2720          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2721          * the read above and the store below. 
2722          */
2723         if (workaround_erratum383)
2724                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2725         else if (pmap == kernel_pmap)
2726                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2727         else
2728                 pde_store(pde, newpde); 
2729         if (firstpte == PADDR2)
2730                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2731
2732         /*
2733          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2734          */
2735         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2736
2737         /*
2738          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2739          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2740          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2741          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2742          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2743          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2744          * the 2mpage to referencing the page table page.
2745          */
2746         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2747                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2748
2749         pmap_pde_demotions++;
2750         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2751             " in pmap %p", va, pmap);
2752         return (TRUE);
2753 }
2754
2755 /*
2756  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2757  */
2758 static void
2759 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2760 {
2761         pd_entry_t newpde;
2762         vm_paddr_t mptepa;
2763         vm_page_t mpte;
2764
2765         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2766         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2767         if (mpte == NULL)
2768                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2769
2770         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2771         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2772
2773         /*
2774          * Initialize the page table page.
2775          */
2776         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2777
2778         /*
2779          * Remove the mapping.
2780          */
2781         if (workaround_erratum383)
2782                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2783         else 
2784                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2785
2786         /*
2787          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2788          */
2789         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2790 }
2791
2792 /*
2793  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2794  */
2795 static void
2796 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2797     struct spglist *free)
2798 {
2799         struct md_page *pvh;
2800         pd_entry_t oldpde;
2801         vm_offset_t eva, va;
2802         vm_page_t m, mpte;
2803
2804         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2805         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2806             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2807         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2808         if (oldpde & PG_W)
2809                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2810
2811         /*
2812          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2813          * PG_G.
2814          */
2815         if (oldpde & PG_G)
2816                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2817         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2818         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2819                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2820                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2821                 eva = sva + NBPDR;
2822                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2823                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2824                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2825                                 vm_page_dirty(m);
2826                         if (oldpde & PG_A)
2827                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2828                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2829                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2830                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2831                 }
2832         }
2833         if (pmap == kernel_pmap) {
2834                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2835         } else {
2836                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2837                 if (mpte != NULL) {
2838                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2839                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2840                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2841                         mpte->wire_count = 0;
2842                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2843                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2844                 }
2845         }
2846 }
2847
2848 /*
2849  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2850  */
2851 static int
2852 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2853     struct spglist *free)
2854 {
2855         pt_entry_t oldpte;
2856         vm_page_t m;
2857
2858         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2859         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2860         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2861         KASSERT(oldpte != 0,
2862             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2863         if (oldpte & PG_W)
2864                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2865         /*
2866          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2867          * PG_G.
2868          */
2869         if (oldpte & PG_G)
2870                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2871         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2872         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2873                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2874                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2875                         vm_page_dirty(m);
2876                 if (oldpte & PG_A)
2877                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2878                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2879         }
2880         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2881 }
2882
2883 /*
2884  * Remove a single page from a process address space
2885  */
2886 static void
2887 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2888 {
2889         pt_entry_t *pte;
2890
2891         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2892         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2893         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2894         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2895                 return;
2896         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2897         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2898 }
2899
2900 /*
2901  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2902  *
2903  *      It is assumed that the start and end are properly
2904  *      rounded to the page size.
2905  */
2906 void
2907 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2908 {
2909         vm_offset_t pdnxt;
2910         pd_entry_t ptpaddr;
2911         pt_entry_t *pte;
2912         struct spglist free;
2913         int anyvalid;
2914
2915         /*
2916          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2917          */
2918         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2919                 return;
2920
2921         anyvalid = 0;
2922         SLIST_INIT(&free);
2923
2924         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2925         sched_pin();
2926         PMAP_LOCK(pmap);
2927
2928         /*
2929          * special handling of removing one page.  a very
2930          * common operation and easy to short circuit some
2931          * code.
2932          */
2933         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2934             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2935                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2936                 goto out;
2937         }
2938
2939         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2940                 u_int pdirindex;
2941
2942                 /*
2943                  * Calculate index for next page table.
2944                  */
2945                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2946                 if (pdnxt < sva)
2947                         pdnxt = eva;
2948                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2949                         break;
2950
2951                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2952                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2953
2954                 /*
2955                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2956                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2957                  */
2958                 if (ptpaddr == 0)
2959                         continue;
2960
2961                 /*
2962                  * Check for large page.
2963                  */
2964                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2965                         /*
2966                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2967                          * demote the mapping and fall through.
2968                          */
2969                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2970                                 /*
2971                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2972                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2973                                  */
2974                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2975                                         anyvalid = 1;
2976                                 pmap_remove_pde(pmap,
2977                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2978                                 continue;
2979                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2980                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2981                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2982                                 continue;
2983                         }
2984                 }
2985
2986                 /*
2987                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2988                  * by the current page table page, or to the end of the
2989                  * range being removed.
2990                  */
2991                 if (pdnxt > eva)
2992                         pdnxt = eva;
2993
2994                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2995                     sva += PAGE_SIZE) {
2996                         if (*pte == 0)
2997                                 continue;
2998
2999                         /*
3000                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3001                          * by pmap_remove_pte().
3002                          */
3003                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3004                                 anyvalid = 1;
3005                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3006                                 break;
3007                 }
3008         }
3009 out:
3010         sched_unpin();
3011         if (anyvalid)
3012                 pmap_invalidate_all(pmap);
3013         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3014         PMAP_UNLOCK(pmap);
3015         pmap_free_zero_pages(&free);
3016 }
3017
3018 /*
3019  *      Routine:        pmap_remove_all
3020  *      Function:
3021  *              Removes this physical page from
3022  *              all physical maps in which it resides.
3023  *              Reflects back modify bits to the pager.
3024  *
3025  *      Notes:
3026  *              Original versions of this routine were very
3027  *              inefficient because they iteratively called
3028  *              pmap_remove (slow...)
3029  */
3030
3031 void
3032 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3033 {
3034         struct md_page *pvh;
3035         pv_entry_t pv;
3036         pmap_t pmap;
3037         pt_entry_t *pte, tpte;
3038         pd_entry_t *pde;
3039         vm_offset_t va;
3040         struct spglist free;
3041
3042         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3043             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3044         SLIST_INIT(&free);
3045         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3046         sched_pin();
3047         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3048                 goto small_mappings;
3049         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3050         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3051                 va = pv->pv_va;
3052                 pmap = PV_PMAP(pv);
3053                 PMAP_LOCK(pmap);
3054                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3055                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3056                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3057         }
3058 small_mappings:
3059         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3060                 pmap = PV_PMAP(pv);
3061                 PMAP_LOCK(pmap);
3062                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3063                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3064                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3065                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3066                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3067                 tpte = pte_load_clear(pte);
3068                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3069                     pmap, pv->pv_va));
3070                 if (tpte & PG_W)
3071                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3072                 if (tpte & PG_A)
3073                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3074
3075                 /*
3076                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3077                  */
3078                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3079                         vm_page_dirty(m);
3080                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3081                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3082                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3083                 free_pv_entry(pmap, pv);
3084                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3085         }
3086         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3087         sched_unpin();
3088         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3089         pmap_free_zero_pages(&free);
3090 }
3091
3092 /*
3093  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3094  */
3095 static boolean_t
3096 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3097 {
3098         pd_entry_t newpde, oldpde;
3099         vm_offset_t eva, va;
3100         vm_page_t m;
3101         boolean_t anychanged;
3102
3103         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3104         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3105             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3106         anychanged = FALSE;
3107 retry:
3108         oldpde = newpde = *pde;
3109         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3110                 eva = sva + NBPDR;
3111                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3112                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3113                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3114                                 vm_page_dirty(m);
3115         }
3116         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3117                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3118 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3119         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3120                 newpde |= pg_nx;
3121 #endif
3122         if (newpde != oldpde) {
3123                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3124                         goto retry;
3125                 if (oldpde & PG_G)
3126                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3127                 else
3128                         anychanged = TRUE;
3129         }
3130         return (anychanged);
3131 }
3132
3133 /*
3134  *      Set the physical protection on the
3135  *      specified range of this map as requested.
3136  */
3137 void
3138 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3139 {
3140         vm_offset_t pdnxt;
3141         pd_entry_t ptpaddr;
3142         pt_entry_t *pte;
3143         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3144
3145         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3146         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3147                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3148                 return;
3149         }
3150
3151 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3152         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3153             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3154                 return;
3155 #else
3156         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3157                 return;
3158 #endif
3159
3160         if (pmap_is_current(pmap))
3161                 pv_lists_locked = FALSE;
3162         else {
3163                 pv_lists_locked = TRUE;
3164 resume:
3165                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3166                 sched_pin();
3167         }
3168         anychanged = FALSE;
3169
3170         PMAP_LOCK(pmap);
3171         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3172                 pt_entry_t obits, pbits;
3173                 u_int pdirindex;
3174
3175                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3176                 if (pdnxt < sva)
3177                         pdnxt = eva;
3178
3179                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3180                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3181
3182                 /*
3183                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3184                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3185                  */
3186                 if (ptpaddr == 0)
3187                         continue;
3188
3189                 /*
3190                  * Check for large page.
3191                  */
3192                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3193                         /*
3194                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3195                          * demote the mapping and fall through.
3196                          */
3197                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3198                                 /*
3199                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3200                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3201                                  */
3202                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3203                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3204                                         anychanged = TRUE;
3205                                 continue;
3206                         } else {
3207                                 if (!pv_lists_locked) {
3208                                         pv_lists_locked = TRUE;
3209                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3210                                                 if (anychanged)
3211                                                         pmap_invalidate_all(
3212                                                             pmap);
3213                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3214                                                 goto resume;
3215                                         }
3216                                         sched_pin();
3217                                 }
3218                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3219                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3220                                         /*
3221                                          * The large page mapping was
3222                                          * destroyed.
3223                                          */
3224                                         continue;
3225                                 }
3226                         }
3227                 }
3228
3229                 if (pdnxt > eva)
3230                         pdnxt = eva;
3231
3232                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3233                     sva += PAGE_SIZE) {
3234                         vm_page_t m;
3235
3236 retry:
3237                         /*
3238                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3239                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3240                          * significant 32 bits.
3241                          */
3242                         obits = pbits = *pte;
3243                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3244                                 continue;
3245
3246                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3247                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3248                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3249                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3250                                         vm_page_dirty(m);
3251                                 }
3252                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3253                         }
3254 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3255                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3256                                 pbits |= pg_nx;
3257 #endif
3258
3259                         if (pbits != obits) {
3260 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3261                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3262                                         goto retry;
3263 #else
3264                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3265                                     pbits))
3266                                         goto retry;
3267 #endif
3268                                 if (obits & PG_G)
3269                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3270                                 else
3271                                         anychanged = TRUE;
3272                         }
3273                 }
3274         }
3275         if (anychanged)
3276                 pmap_invalidate_all(pmap);
3277         if (pv_lists_locked) {
3278                 sched_unpin();
3279                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3280         }
3281         PMAP_UNLOCK(pmap);
3282 }
3283
3284 /*
3285  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3286  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3287  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3288  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3289  * mappings must have identical characteristics.
3290  *
3291  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3292  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3293  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3294  * pmap.
3295  */
3296 static void
3297 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3298 {
3299         pd_entry_t newpde;
3300         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3301         vm_offset_t oldpteva;
3302         vm_page_t mpte;
3303
3304         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3305
3306         /*
3307          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3308          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3309          * within a 2- or 4MB page.
3310          */
3311         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3312 setpde:
3313         newpde = *firstpte;
3314         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3315                 pmap_pde_p_failures++;
3316                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3317                     " in pmap %p", va, pmap);
3318                 return;
3319         }
3320         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3321                 pmap_pde_p_failures++;
3322                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3323                     " in pmap %p", va, pmap);
3324                 return;
3325         }
3326         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3327                 /*
3328                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3329                  * a TLB invalidation.
3330                  */
3331                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3332                     ~PG_RW))  
3333                         goto setpde;
3334                 newpde &= ~PG_RW;
3335         }
3336
3337         /* 
3338          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3339          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3340          * characteristics to the first PTE.
3341          */
3342         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3343         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3344 setpte:
3345                 oldpte = *pte;
3346                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3347                         pmap_pde_p_failures++;
3348                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3349                             " in pmap %p", va, pmap);
3350                         return;
3351                 }
3352                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3353                         /*
3354                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3355                          * without a TLB invalidation.
3356                          */
3357                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3358                             oldpte & ~PG_RW))
3359                                 goto setpte;
3360                         oldpte &= ~PG_RW;
3361                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3362                             (va & ~PDRMASK);
3363                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3364                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3365                 }
3366                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3367                         pmap_pde_p_failures++;
3368                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3369                             " in pmap %p", va, pmap);
3370                         return;
3371                 }
3372                 pa -= PAGE_SIZE;
3373         }
3374
3375         /*
3376          * Save the page table page in its current state until the PDE
3377          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3378          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3379          */
3380         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3381         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3382             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3383             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3384         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3385             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3386         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3387                 pmap_pde_p_failures++;
3388                 CTR2(KTR_PMAP,
3389                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3390                     pmap);
3391                 return;
3392         }
3393
3394         /*
3395          * Promote the pv entries.
3396          */
3397         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3398                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3399
3400         /*
3401          * Propagate the PAT index to its proper position.
3402          */
3403         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3404                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3405
3406         /*
3407          * Map the superpage.
3408          */
3409         if (workaround_erratum383)
3410                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3411         else if (pmap == kernel_pmap)
3412                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3413         else
3414                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3415
3416         pmap_pde_promotions++;
3417         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3418             " in pmap %p", va, pmap);
3419 }
3420
3421 /*
3422  *      Insert the given physical page (p) at
3423  *      the specified virtual address (v) in the
3424  *      target physical map with the protection requested.
3425  *
3426  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3427  *      that the related pte can not be reclaimed.
3428  *
3429  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3430  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3431  *      insert this page into the given map NOW.
3432  */
3433 int
3434 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3435     u_int flags, int8_t psind)
3436 {
3437         pd_entry_t *pde;
3438         pt_entry_t *pte;
3439         pt_entry_t newpte, origpte;
3440         pv_entry_t pv;
3441         vm_paddr_t opa, pa;
3442         vm_page_t mpte, om;
3443         boolean_t invlva, wired;
3444
3445         va = trunc_page(va);
3446         mpte = NULL;
3447         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3448
3449         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3450         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3451             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3452             va));
3453         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3454                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3455
3456         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3457         PMAP_LOCK(pmap);
3458         sched_pin();
3459
3460         pde = pmap_pde(pmap, va);
3461         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3462                 /*
3463                  * va is for UVA.
3464                  * In the case that a page table page is not resident,
3465                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3466                  * demotion.
3467                  */
3468                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3469                 if (mpte == NULL) {
3470                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3471                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3472                         sched_unpin();
3473                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3474                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3475                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3476                 }
3477         } else {
3478                 /*
3479                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3480                  * to install a page table page.  PG_V is also
3481                  * asserted by pmap_demote_pde().
3482                  */
3483                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3484                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3485                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3486                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3487                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3488         }
3489         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3490
3491         /*
3492          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3493          * happen.  We should have either allocated the page table
3494          * page or demoted the existing mapping above.
3495          */
3496         if (pte == NULL) {
3497                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3498                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3499         }
3500
3501         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3502         om = NULL;
3503         origpte = *pte;
3504         opa = origpte & PG_FRAME;
3505
3506         /*
3507          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3508          */
3509         if (origpte && (opa == pa)) {
3510                 /*
3511                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3512                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3513                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3514                  * the PT page will be also.
3515                  */
3516                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3517                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3518                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3519                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3520
3521                 /*
3522                  * Remove extra pte reference
3523                  */
3524                 if (mpte)
3525                         mpte->wire_count--;
3526
3527                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3528                         om = m;
3529                         pa |= PG_MANAGED;
3530                 }
3531                 goto validate;
3532         } 
3533
3534         pv = NULL;
3535
3536         /*
3537          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3538          * handle validating new mapping.
3539          */
3540         if (opa) {
3541                 if (origpte & PG_W)
3542                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3543                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3544                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3545                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3546                 }
3547                 if (mpte != NULL) {
3548                         mpte->wire_count--;
3549                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3550                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3551                              " va: 0x%x", va));
3552                 }
3553         } else
3554                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3555
3556         /*
3557          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3558          */
3559         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3560                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3561                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3562                 if (pv == NULL)
3563                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3564                 pv->pv_va = va;
3565                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3566                 pa |= PG_MANAGED;
3567         } else if (pv != NULL)
3568                 free_pv_entry(pmap, pv);
3569
3570         /*
3571          * Increment counters
3572          */
3573         if (wired)
3574                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3575
3576 validate:
3577         /*
3578          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3579          */
3580         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3581         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3582                 newpte |= PG_RW;
3583                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3584                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3585         }
3586 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3587         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3588                 newpte |= pg_nx;
3589 #endif
3590         if (wired)
3591                 newpte |= PG_W;
3592         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3593                 newpte |= PG_U;
3594         if (pmap == kernel_pmap)
3595                 newpte |= pgeflag;
3596
3597         /*
3598          * if the mapping or permission bits are different, we need
3599          * to update the pte.
3600          */
3601         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3602                 newpte |= PG_A;
3603                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3604                         newpte |= PG_M;
3605                 if (origpte & PG_V) {
3606                         invlva = FALSE;
3607                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3608                         if (origpte & PG_A) {
3609                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3610                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3611                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3612                                         invlva = TRUE;
3613 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3614                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3615                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3616                                         invlva = TRUE;
3617 #endif
3618                         }
3619                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3620                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3621                                         vm_page_dirty(om);
3622                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3623                                         invlva = TRUE;
3624                         }
3625                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3626                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3627                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3628                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3629                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3630                         if (invlva)
3631                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3632                 } else
3633                         pte_store(pte, newpte);
3634         }
3635
3636         /*
3637          * If both the page table page and the reservation are fully
3638          * populated, then attempt promotion.
3639          */
3640         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3641             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3642             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3643                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3644
3645         sched_unpin();
3646         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3647         PMAP_UNLOCK(pmap);
3648         return (KERN_SUCCESS);
3649 }
3650
3651 /*
3652  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3653  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3654  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3655  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3656  */
3657 static boolean_t
3658 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3659 {
3660         pd_entry_t *pde, newpde;
3661
3662         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3663         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3664         pde = pmap_pde(pmap, va);
3665         if (*pde != 0) {
3666                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3667                     " in pmap %p", va, pmap);
3668                 return (FALSE);
3669         }
3670         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3671             PG_PS | PG_V;
3672         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3673                 newpde |= PG_MANAGED;
3674
3675                 /*
3676                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3677                  */
3678                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3679                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3680                             " in pmap %p", va, pmap);
3681                         return (FALSE);
3682                 }
3683         }
3684 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3685         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3686                 newpde |= pg_nx;
3687 #endif
3688         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3689                 newpde |= PG_U;
3690
3691         /*
3692          * Increment counters.
3693          */
3694         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3695
3696         /*
3697          * Map the superpage.
3698          */
3699         pde_store(pde, newpde);
3700
3701         pmap_pde_mappings++;
3702         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3703             " in pmap %p", va, pmap);
3704         return (TRUE);
3705 }
3706
3707 /*
3708  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3709  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3710  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3711  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3712  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3713  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3714  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3715  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3716  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3717  * corresponding offset from m_start are mapped.
3718  */
3719 void
3720 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3721     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3722 {
3723         vm_offset_t va;
3724         vm_page_t m, mpte;
3725         vm_pindex_t diff, psize;
3726
3727         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3728
3729         psize = atop(end - start);
3730         mpte = NULL;
3731         m = m_start;
3732         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3733         PMAP_LOCK(pmap);
3734         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3735                 va = start + ptoa(diff);
3736                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3737                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3738                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3739                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3740                 else
3741                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3742                             mpte);
3743                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3744         }
3745         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3746         PMAP_UNLOCK(pmap);
3747 }
3748
3749 /*
3750  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3751  * 1. Current pmap & pmap exists.
3752  * 2. Not wired.
3753  * 3. Read access.
3754  * 4. No page table pages.
3755  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3756  */
3757
3758 void
3759 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3760 {
3761
3762         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3763         PMAP_LOCK(pmap);
3764         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3765         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3766         PMAP_UNLOCK(pmap);
3767 }
3768
3769 static vm_page_t
3770 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3771     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3772 {
3773         pt_entry_t *pte;
3774         vm_paddr_t pa;
3775         struct spglist free;
3776
3777         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3778             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3779             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3780         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3781         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3782
3783         /*
3784          * In the case that a page table page is not
3785          * resident, we are creating it here.
3786          */
3787         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3788                 u_int ptepindex;
3789                 pd_entry_t ptepa;
3790
3791                 /*
3792                  * Calculate pagetable page index
3793                  */
3794                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3795                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3796                         mpte->wire_count++;
3797                 } else {
3798                         /*
3799                          * Get the page directory entry
3800                          */
3801                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3802
3803                         /*
3804                          * If the page table page is mapped, we just increment
3805                          * the hold count, and activate it.
3806                          */
3807                         if (ptepa) {
3808                                 if (ptepa & PG_PS)
3809                                         return (NULL);
3810                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3811                                 mpte->wire_count++;
3812                         } else {
3813                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3814                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3815                                 if (mpte == NULL)
3816                                         return (mpte);
3817                         }
3818                 }
3819         } else {
3820                 mpte = NULL;
3821         }
3822
3823         /*
3824          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3825          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3826          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3827          * But that isn't as quick as vtopte.
3828          */
3829         pte = vtopte(va);
3830         if (*pte) {
3831                 if (mpte != NULL) {
3832                         mpte->wire_count--;
3833                         mpte = NULL;
3834                 }
3835                 return (mpte);
3836         }
3837
3838         /*
3839          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3840          */
3841         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3842             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3843                 if (mpte != NULL) {
3844                         SLIST_INIT(&free);
3845                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3846                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3847                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3848                         }
3849                         
3850                         mpte = NULL;
3851                 }
3852                 return (mpte);
3853         }
3854
3855         /*
3856          * Increment counters
3857          */
3858         pmap->pm_stats.resident_count++;
3859
3860         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3861 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3862         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3863                 pa |= pg_nx;
3864 #endif
3865
3866         /*
3867          * Now validate mapping with RO protection
3868          */
3869         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3870                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3871         else
3872                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3873         return (mpte);
3874 }
3875
3876 /*
3877  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3878  * to be used for panic dumps.
3879  */
3880 void *
3881 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3882 {
3883         vm_offset_t va;
3884
3885         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3886         pmap_kenter(va, pa);
3887         invlpg(va);
3888         return ((void *)crashdumpmap);
3889 }
3890
3891 /*
3892  * This code maps large physical mmap regions into the
3893  * processor address space.  Note that some shortcuts
3894  * are taken, but the code works.
3895  */
3896 void
3897 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3898     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3899 {
3900         pd_entry_t *pde;
3901         vm_paddr_t pa, ptepa;
3902         vm_page_t p;
3903         int pat_mode;
3904
3905         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3906         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3907             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3908         if (pseflag && 
3909             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3910                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3911                         return;
3912                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3913                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3914                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3915                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3916
3917                 /*
3918                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3919                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3920                  */
3921                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3922                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3923                         return;
3924
3925                 /*
3926                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3927                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3928                  * memory attributes.
3929                  */
3930                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3931                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3932                     pa += PAGE_SIZE) {
3933                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3934                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3935                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3936                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3937                                 return;
3938                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3939                 }
3940
3941                 /*
3942                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3943                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3944                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3945                  */
3946                 PMAP_LOCK(pmap);
3947                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3948                     size; pa += NBPDR) {
3949                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3950                         if (*pde == 0) {
3951                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3952                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3953                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3954                                     PAGE_SIZE;
3955                                 pmap_pde_mappings++;
3956                         }
3957                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3958                         addr += NBPDR;
3959                 }
3960                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3961         }
3962 }
3963
3964 /*
3965  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3966  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3967  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3968  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3969  *
3970  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3971  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3972  */
3973 void
3974 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3975 {
3976         vm_offset_t pdnxt;
3977         pd_entry_t *pde;
3978         pt_entry_t *pte;
3979         boolean_t pv_lists_locked;
3980
3981         if (pmap_is_current(pmap))
3982                 pv_lists_locked = FALSE;
3983         else {
3984                 pv_lists_locked = TRUE;
3985 resume:
3986                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3987                 sched_pin();
3988         }
3989         PMAP_LOCK(pmap);
3990         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3991                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3992                 if (pdnxt < sva)
3993                         pdnxt = eva;
3994                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3995                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3996                         continue;
3997                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3998                         if ((*pde & PG_W) == 0)
3999                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4000                                     (uintmax_t)*pde);
4001
4002                         /*
4003                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4004                          * demote the mapping and fall through.
4005                          */
4006                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4007                                 /*
4008                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4009                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4010                                  * significant 32 bits.
4011                                  */
4012                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4013                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4014                                     PAGE_SIZE;
4015                                 continue;
4016                         } else {
4017                                 if (!pv_lists_locked) {
4018                                         pv_lists_locked = TRUE;
4019                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4020                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4021                                                 /* Repeat sva. */
4022                                                 goto resume;
4023                                         }
4024                                         sched_pin();
4025                                 }
4026                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4027                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4028                         }
4029                 }
4030                 if (pdnxt > eva)
4031                         pdnxt = eva;
4032                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4033                     sva += PAGE_SIZE) {
4034                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4035                                 continue;
4036                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4037                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4038                                     (uintmax_t)*pte);
4039
4040                         /*
4041                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4042                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4043                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4044                          *
4045                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4046                          */
4047                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4048                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4049                 }
4050         }
4051         if (pv_lists_locked) {
4052                 sched_unpin();
4053                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4054         }
4055         PMAP_UNLOCK(pmap);
4056 }
4057
4058
4059 /*
4060  *      Copy the range specified by src_addr/len
4061  *      from the source map to the range dst_addr/len
4062  *      in the destination map.
4063  *
4064  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4065  */
4066
4067 void
4068 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4069     vm_offset_t src_addr)
4070 {
4071         struct spglist free;
4072         vm_offset_t addr;
4073         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4074         vm_offset_t pdnxt;
4075
4076         if (dst_addr != src_addr)
4077                 return;
4078
4079         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4080                 return;
4081
4082         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4083         if (dst_pmap < src_pmap) {
4084                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4085                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4086         } else {
4087                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4088                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4089         }
4090         sched_pin();
4091         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4092                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4093                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4094                 pd_entry_t srcptepaddr;
4095                 u_int ptepindex;
4096
4097                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4098                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4099
4100                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4101                 if (pdnxt < addr)
4102                         pdnxt = end_addr;
4103                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4104
4105                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4106                 if (srcptepaddr == 0)
4107                         continue;
4108                         
4109                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4110                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4111                                 continue;
4112                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4113                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4114                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4115                             PG_PS_FRAME))) {
4116                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4117                                     ~PG_W;
4118                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4119                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4120                                 pmap_pde_mappings++;
4121                         }
4122                         continue;
4123                 }
4124
4125                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4126                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4127                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4128
4129                 if (pdnxt > end_addr)
4130                         pdnxt = end_addr;
4131
4132                 src_pte = vtopte(addr);
4133                 while (addr < pdnxt) {
4134                         pt_entry_t ptetemp;
4135                         ptetemp = *src_pte;
4136                         /*
4137                          * we only virtual copy managed pages
4138                          */
4139                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4140                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4141                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4142                                 if (dstmpte == NULL)
4143                                         goto out;
4144                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4145                                 if (*dst_pte == 0 &&
4146                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4147                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4148                                         /*
4149                                          * Clear the wired, modified, and
4150                                          * accessed (referenced) bits
4151                                          * during the copy.
4152                                          */
4153                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4154                                             PG_A);
4155                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4156                                 } else {
4157                                         SLIST_INIT(&free);
4158                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4159                                             &free)) {
4160                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4161                                                     addr);
4162                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4163                                         }
4164                                         goto out;
4165                                 }
4166                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4167                                         break;
4168                         }
4169                         addr += PAGE_SIZE;
4170                         src_pte++;
4171                 }
4172         }
4173 out:
4174         sched_unpin();
4175         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4176         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4177         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4178 }       
4179
4180 /*
4181  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4182  */
4183 static __inline void
4184 pagezero(void *page)
4185 {
4186 #if defined(I686_CPU)
4187         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4188 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4189                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4190                         sse2_pagezero(page);
4191                 else
4192 #endif
4193                         i686_pagezero(page);
4194         } else
4195 #endif
4196                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4197 }
4198
4199 /*
4200  * Zero the specified hardware page.
4201  */
4202 void
4203 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4204 {
4205         pt_entry_t *cmap_pte2;
4206         struct pcpu *pc;
4207
4208         sched_pin();
4209         pc = pcpu_find(curcpu);
4210         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4211         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4212         if (*cmap_pte2)
4213                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4214         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4215             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4216         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4217         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4218         *cmap_pte2 = 0;
4219
4220         /*
4221          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4222          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4223          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4224          */
4225         sched_unpin();
4226         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4227 }
4228
4229 /*
4230  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4231  * cover an area beyond a single hardware page.
4232  */
4233 void
4234 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4235 {
4236         pt_entry_t *cmap_pte2;
4237         struct pcpu *pc;
4238
4239         sched_pin();
4240         pc = pcpu_find(curcpu);
4241         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4242         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4243         if (*cmap_pte2)
4244                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4245         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4246             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4247         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4248         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4249                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4250         else
4251                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4252         *cmap_pte2 = 0;
4253         sched_unpin();
4254         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4255 }
4256
4257 /*
4258  * Copy 1 specified hardware page to another.
4259  */
4260 void
4261 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4262 {
4263         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4264         struct pcpu *pc;
4265
4266         sched_pin();
4267         pc = pcpu_find(curcpu);
4268         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4269         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4270         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4271         if (*cmap_pte1)
4272                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4273         if (*cmap_pte2)
4274                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4275         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4276             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4277         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4278         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4279             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4280         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4281         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4282         *cmap_pte1 = 0;
4283         *cmap_pte2 = 0;
4284         sched_unpin();
4285         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4286 }
4287
4288 int unmapped_buf_allowed = 1;
4289
4290 void
4291 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4292     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4293 {
4294         vm_page_t a_pg, b_pg;
4295         char *a_cp, *b_cp;
4296         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4297         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4298         struct pcpu *pc;
4299         int cnt;
4300
4301         sched_pin();
4302         pc = pcpu_find(curcpu);
4303         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4304         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4305         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4306         if (*cmap_pte1 != 0)
4307                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4308         if (*cmap_pte2 != 0)
4309                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4310         while (xfersize > 0) {
4311                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4312                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4313                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4314                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4315                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4316                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4317                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4318                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4319                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4320                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4321                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4322                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4323                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4324                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4325                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4326                 a_offset += cnt;
4327                 b_offset += cnt;
4328                 xfersize -= cnt;
4329         }
4330         *cmap_pte1 = 0;
4331         *cmap_pte2 = 0;
4332         sched_unpin();
4333         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4334 }
4335
4336 /*
4337  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4338  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4339  * be changed upwards or downwards in the future; it
4340  * is only necessary that true be returned for a small
4341  * subset of pmaps for proper page aging.
4342  */
4343 boolean_t
4344 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4345 {
4346         struct md_page *pvh;
4347         pv_entry_t pv;
4348         int loops = 0;
4349         boolean_t rv;
4350
4351         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4352             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4353         rv = FALSE;
4354         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4355         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4356                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4357                         rv = TRUE;
4358                         break;
4359                 }
4360                 loops++;
4361                 if (loops >= 16)
4362                         break;
4363         }
4364         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4365                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4366                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4367                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4368                                 rv = TRUE;
4369                                 break;
4370                         }
4371                         loops++;
4372                         if (loops >= 16)
4373                                 break;
4374                 }
4375         }
4376         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4377         return (rv);
4378 }
4379
4380 /*
4381  *      pmap_page_wired_mappings:
4382  *
4383  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4384  *      that are wired.
4385  */
4386 int
4387 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4388 {
4389         int count;
4390
4391         count = 0;
4392         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4393                 return (count);
4394         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4395         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4396         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4397             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4398                 count);
4399         }
4400         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4401         return (count);
4402 }
4403
4404 /*
4405  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4406  *
4407  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4408  */
4409 static int
4410 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4411 {
4412         pmap_t pmap;
4413         pt_entry_t *pte;
4414         pv_entry_t pv;
4415
4416         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4417         sched_pin();
4418         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4419                 pmap = PV_PMAP(pv);
4420                 PMAP_LOCK(pmap);
4421                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4422                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4423                         count++;
4424                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4425         }
4426         sched_unpin();
4427         return (count);
4428 }
4429
4430 /*
4431  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4432  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4433  */
4434 boolean_t
4435 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4436 {
4437         boolean_t rv;
4438
4439         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4440                 return (FALSE);
4441         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4442         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4443             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4444             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4445         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4446         return (rv);
4447 }
4448
4449 /*
4450  * Remove all pages from specified address space
4451  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4452  * is special cased for current process only, but
4453  * can have the more generic (and slightly slower)
4454  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4455  * in the case of running down an entire address space.
4456  */
4457 void
4458 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4459 {
4460         pt_entry_t *pte, tpte;
4461         vm_page_t m, mpte, mt;
4462         pv_entry_t pv;
4463         struct md_page *pvh;
4464         struct pv_chunk *pc, *npc;
4465         struct spglist free;
4466         int field, idx;
4467         int32_t bit;
4468         uint32_t inuse, bitmask;
4469         int allfree;
4470
4471         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4472                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4473                 return;
4474         }
4475         SLIST_INIT(&free);
4476         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4477         PMAP_LOCK(pmap);
4478         sched_pin();
4479         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4480                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4481                     pc->pc_pmap));
4482                 allfree = 1;
4483                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4484                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4485                         while (inuse != 0) {
4486                                 bit = bsfl(inuse);
4487                                 bitmask = 1UL << bit;
4488                                 idx = field * 32 + bit;
4489                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4490                                 inuse &= ~bitmask;
4491
4492                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4493                                 tpte = *pte;
4494                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4495                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4496                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4497                                 }
4498
4499                                 if (tpte == 0) {
4500                                         printf(
4501                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4502                                             pte, pv->pv_va);
4503                                         panic("bad pte");
4504                                 }
4505
4506 /*
4507  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4508  */
4509                                 if (tpte & PG_W) {
4510                                         allfree = 0;
4511                                         continue;
4512                                 }
4513
4514                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4515                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4516                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4517                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4518                                     (uintmax_t)tpte));
4519
4520                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4521                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4522                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4523                                     (uintmax_t)tpte));
4524
4525                                 pte_clear(pte);
4526
4527                                 /*
4528                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4529                                  */
4530                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4531                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4532                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4533                                                         vm_page_dirty(mt);
4534                                         } else
4535                                                 vm_page_dirty(m);
4536                                 }
4537
4538                                 /* Mark free */
4539                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4540                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4541                                 pv_entry_count--;
4542                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4543                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4544                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4545                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4546                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4547                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4548                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4549                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4550                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4551                                         }
4552                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4553                                         if (mpte != NULL) {
4554                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4555                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4556                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4557                                                 mpte->wire_count = 0;
4558                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4559                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4560                                         }
4561                                 } else {
4562                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4563                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4564                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4565                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4566                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4567                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4568                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4569                                         }
4570                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4571                                 }
4572                         }
4573                 }
4574                 if (allfree) {
4575                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4576                         free_pv_chunk(pc);
4577                 }
4578         }
4579         sched_unpin();
4580         pmap_invalidate_all(pmap);
4581         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4582         PMAP_UNLOCK(pmap);
4583         pmap_free_zero_pages(&free);
4584 }
4585
4586 /*
4587  *      pmap_is_modified:
4588  *
4589  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4590  *      in any physical maps.
4591  */
4592 boolean_t
4593 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4594 {
4595         boolean_t rv;
4596
4597         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4598             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4599
4600         /*
4601          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4602          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4603          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4604          */
4605         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4606         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4607                 return (FALSE);
4608         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4609         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4610             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4611             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4612         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4613         return (rv);
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4618  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4619  * mappings are supported.
4620  */
4621 static boolean_t
4622 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4623 {
4624         pv_entry_t pv;
4625         pt_entry_t *pte;
4626         pmap_t pmap;
4627         boolean_t rv;
4628
4629         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4630         rv = FALSE;
4631         sched_pin();
4632         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4633                 pmap = PV_PMAP(pv);
4634                 PMAP_LOCK(pmap);
4635                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4636                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4637                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4638                 if (rv)
4639                         break;
4640         }
4641         sched_unpin();
4642         return (rv);
4643 }
4644
4645 /*
4646  *      pmap_is_prefaultable:
4647  *
4648  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4649  *      for prefault.
4650  */
4651 boolean_t
4652 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4653 {
4654         pd_entry_t *pde;
4655         pt_entry_t *pte;
4656         boolean_t rv;
4657
4658         rv = FALSE;
4659         PMAP_LOCK(pmap);
4660         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4661         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4662                 pte = vtopte(addr);
4663                 rv = *pte == 0;
4664         }
4665         PMAP_UNLOCK(pmap);
4666         return (rv);
4667 }
4668
4669 /*
4670  *      pmap_is_referenced:
4671  *
4672  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4673  *      in any physical maps.
4674  */
4675 boolean_t
4676 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4677 {
4678         boolean_t rv;
4679
4680         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4681             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4682         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4683         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4684             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4685             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4686         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4687         return (rv);
4688 }
4689
4690 /*
4691  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4692  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4693  */
4694 static boolean_t
4695 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4696 {
4697         pv_entry_t pv;
4698         pt_entry_t *pte;
4699         pmap_t pmap;
4700         boolean_t rv;
4701
4702         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4703         rv = FALSE;
4704         sched_pin();
4705         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4706                 pmap = PV_PMAP(pv);
4707                 PMAP_LOCK(pmap);
4708                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4709                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4710                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4711                 if (rv)
4712                         break;
4713         }
4714         sched_unpin();
4715         return (rv);
4716 }
4717
4718 /*
4719  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4720  */
4721 void
4722 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4723 {
4724         struct md_page *pvh;
4725         pv_entry_t next_pv, pv;
4726         pmap_t pmap;
4727         pd_entry_t *pde;
4728         pt_entry_t oldpte, *pte;
4729         vm_offset_t va;
4730
4731         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4732             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4733
4734         /*
4735          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4736          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4737          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4738          */
4739         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4740         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4741                 return;
4742         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4743         sched_pin();
4744         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4745                 goto small_mappings;
4746         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4747         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4748                 va = pv->pv_va;
4749                 pmap = PV_PMAP(pv);
4750                 PMAP_LOCK(pmap);
4751                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4752                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4753                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4754                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4755         }
4756 small_mappings:
4757         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4758                 pmap = PV_PMAP(pv);
4759                 PMAP_LOCK(pmap);
4760                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4761                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4762                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4763                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4764 retry:
4765                 oldpte = *pte;
4766                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4767                         /*
4768                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4769                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4770                          * significant 32 bits.
4771                          */
4772                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4773                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4774                                 goto retry;
4775                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4776                                 vm_page_dirty(m);
4777                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4778                 }
4779                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4780         }
4781         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4782         sched_unpin();
4783         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4784 }
4785
4786 /*
4787  *      pmap_ts_referenced:
4788  *
4789  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4790  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4791  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4792  *      reference bits set.
4793  *
4794  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4795  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4796  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4797  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4798  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4799  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4800  *      to pmap_is_modified().
4801  */
4802 int
4803 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4804 {
4805         struct md_page *pvh;
4806         pv_entry_t pv, pvf;
4807         pmap_t pmap;
4808         pd_entry_t *pde;
4809         pt_entry_t *pte;
4810         vm_paddr_t pa;
4811         int rtval = 0;
4812
4813         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4814             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4815         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4816         pvh = pa_to_pvh(pa);
4817         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4818         sched_pin();
4819         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4820             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4821                 goto small_mappings;
4822         pv = pvf;
4823         do {
4824                 pmap = PV_PMAP(pv);
4825                 PMAP_LOCK(pmap);
4826                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4827                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4828                         /*
4829                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4830                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4831                          * we only update the 4KB page under test.
4832                          */
4833                         vm_page_dirty(m);
4834                 }
4835                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4836                         /*
4837                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4838                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4839                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4840                          * on the physical page number, the virtual superpage
4841                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4842                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4843                          * reference bit will result in clearing that bit.
4844                          * This function is designed to avoid the selection of
4845                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4846                          *
4847                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4848                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4849                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4850                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4851                          * since the superpage is wired, the current state of
4852                          * its reference bit won't affect page replacement.
4853                          */
4854                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4855                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4856                             (*pde & PG_W) == 0) {
4857                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4858                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4859                         }
4860                         rtval++;
4861                 }
4862                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4863                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4864                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4865                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4866                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4867                 }
4868                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4869                         goto out;
4870         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4871 small_mappings:
4872         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4873                 goto out;
4874         pv = pvf;
4875         do {
4876                 pmap = PV_PMAP(pv);
4877                 PMAP_LOCK(pmap);
4878                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4879                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4880                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4881                     m));
4882                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4883                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4884                         vm_page_dirty(m);
4885                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4886                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4887                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4888                         rtval++;
4889                 }
4890                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4891                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4892                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4893                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4894                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4895                 }
4896         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4897             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4898 out:
4899         sched_unpin();
4900         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4901         return (rtval);
4902 }
4903
4904 /*
4905  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4906  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4907  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4908  */
4909 void
4910 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4911 {
4912         pd_entry_t oldpde, *pde;
4913         pt_entry_t *pte;
4914         vm_offset_t va, pdnxt;
4915         vm_page_t m;
4916         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4917
4918         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4919                 return;
4920         if (pmap_is_current(pmap))
4921                 pv_lists_locked = FALSE;
4922         else {
4923                 pv_lists_locked = TRUE;
4924 resume:
4925                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4926                 sched_pin();
4927         }
4928         anychanged = FALSE;
4929         PMAP_LOCK(pmap);
4930         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4931                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4932                 if (pdnxt < sva)
4933                         pdnxt = eva;
4934                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4935                 oldpde = *pde;
4936                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4937                         continue;
4938                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4939                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4940                                 continue;
4941                         if (!pv_lists_locked) {
4942                                 pv_lists_locked = TRUE;
4943                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4944                                         if (anychanged)
4945                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4946                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4947                                         goto resume;
4948                                 }
4949                                 sched_pin();
4950                         }
4951                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4952                                 /*
4953                                  * The large page mapping was destroyed.
4954                                  */
4955                                 continue;
4956                         }
4957
4958                         /*
4959                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4960                          * mapping to a single page so that a subsequent
4961                          * access may repromote.  Since the underlying page
4962                          * table page is fully populated, this removal never
4963                          * frees a page table page.
4964                          */
4965                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4966                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4967                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4968                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4969                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4970                                 anychanged = TRUE;
4971                         }
4972                 }
4973                 if (pdnxt > eva)
4974                         pdnxt = eva;
4975                 va = pdnxt;
4976                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4977                     sva += PAGE_SIZE) {
4978                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
4979                                 goto maybe_invlrng;
4980                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4981                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4982                                         /*
4983                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4984                                          * can be avoided by making the page
4985                                          * dirty now.
4986                                          */
4987                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4988                                         vm_page_dirty(m);
4989                                 }
4990                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4991                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4992                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4993                         else
4994                                 goto maybe_invlrng;
4995                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
4996                                 if (va == pdnxt)
4997                                         va = sva;
4998                         } else
4999                                 anychanged = TRUE;
5000                         continue;
5001 maybe_invlrng:
5002                         if (va != pdnxt) {
5003                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5004                                 va = pdnxt;
5005                         }
5006                 }
5007                 if (va != pdnxt)
5008                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5009         }
5010         if (anychanged)
5011                 pmap_invalidate_all(pmap);
5012         if (pv_lists_locked) {
5013                 sched_unpin();
5014                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5015         }
5016         PMAP_UNLOCK(pmap);
5017 }
5018
5019 /*
5020  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5021  */
5022 void
5023 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5024 {
5025         struct md_page *pvh;
5026         pv_entry_t next_pv, pv;
5027         pmap_t pmap;
5028         pd_entry_t oldpde, *pde;
5029         pt_entry_t oldpte, *pte;
5030         vm_offset_t va;
5031
5032         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5033             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5034         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5035         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5036             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5037
5038         /*
5039          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5040          * If the object containing the page is locked and the page is not
5041          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5042          */
5043         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5044                 return;
5045         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5046         sched_pin();
5047         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5048                 goto small_mappings;
5049         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5050         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5051                 va = pv->pv_va;
5052                 pmap = PV_PMAP(pv);
5053                 PMAP_LOCK(pmap);
5054                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5055                 oldpde = *pde;
5056                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5057                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5058                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5059                                         /*
5060                                          * Write protect the mapping to a
5061                                          * single page so that a subsequent
5062                                          * write access may repromote.
5063                                          */
5064                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5065                                             PG_PS_FRAME);
5066                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5067                                         oldpte = *pte;
5068                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5069                                                 /*
5070                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5071                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5072                                                  * significant 32 bits.
5073                                                  */
5074                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5075                                                     oldpte,
5076                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5077                                                         oldpte = *pte;
5078                                                 vm_page_dirty(m);
5079                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5080                                         }
5081                                 }
5082                         }
5083                 }
5084                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5085         }
5086 small_mappings:
5087         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5088                 pmap = PV_PMAP(pv);
5089                 PMAP_LOCK(pmap);
5090                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5091                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5092                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5093                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5094                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5095                         /*
5096                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5097                          * in size, PG_M is among the least significant
5098                          * 32 bits. 
5099                          */
5100                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5101                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5102                 }
5103                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5104         }
5105         sched_unpin();
5106         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5107 }
5108
5109 /*
5110  * Miscellaneous support routines follow
5111  */
5112
5113 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5114 static __inline void
5115 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5116 {
5117         u_int opte, npte;
5118
5119         /*
5120          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5121          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5122          */
5123         do {
5124                 opte = *(u_int *)pte;
5125                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5126                 npte |= cache_bits;
5127         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5128 }
5129
5130 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5131 static __inline void
5132 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5133 {
5134         u_int opde, npde;
5135
5136         /*
5137          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5138          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5139          */
5140         do {
5141                 opde = *(u_int *)pde;
5142                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5143                 npde |= cache_bits;
5144         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5145 }
5146
5147 /*
5148  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5149  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5150  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5151  * NOT real memory.
5152  */
5153 void *
5154 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5155 {
5156         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5157         vm_offset_t va, offset;
5158         vm_size_t tmpsize;
5159         int i;
5160
5161         offset = pa & PAGE_MASK;
5162         size = round_page(offset + size);
5163         pa = pa & PG_FRAME;
5164
5165         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5166                 va = KERNBASE + pa;
5167         else if (!pmap_initialized) {
5168                 va = 0;
5169                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5170                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5171                         if (ppim->va == 0) {
5172                                 ppim->pa = pa;
5173                                 ppim->sz = size;
5174                                 ppim->mode = mode;
5175                                 ppim->va = virtual_avail;
5176                                 virtual_avail += size;
5177                                 va = ppim->va;
5178                                 break;
5179                         }
5180                 }
5181                 if (va == 0)
5182                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5183         } else {
5184                 /*
5185                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5186                  */
5187                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5188                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5189                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5190                             ppim->mode == mode)
5191                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5192                 }
5193                 va = kva_alloc(size);
5194                 if (va == 0)
5195                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5196         }
5197         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5198                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5199         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5200         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5201         return ((void *)(va + offset));
5202 }
5203
5204 void *
5205 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5206 {
5207
5208         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5209 }
5210
5211 void *
5212 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5213 {
5214
5215         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5216 }
5217
5218 void
5219 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5220 {
5221         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5222         vm_offset_t offset;
5223         int i;
5224
5225         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5226                 return;
5227         offset = va & PAGE_MASK;
5228         size = round_page(offset + size);
5229         va = trunc_page(va);
5230         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5231                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5232                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5233                         if (pmap_initialized)
5234                                 return;
5235                         ppim->pa = 0;
5236                         ppim->va = 0;
5237                         ppim->sz = 0;
5238                         ppim->mode = 0;
5239                         if (va + size == virtual_avail)
5240                                 virtual_avail = va;
5241                         return;
5242                 }
5243         }
5244         if (pmap_initialized)
5245                 kva_free(va, size);
5246 }
5247
5248 /*
5249  * Sets the memory attribute for the specified page.
5250  */
5251 void
5252 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5253 {
5254
5255         m->md.pat_mode = ma;
5256         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5257                 return;
5258
5259         /*
5260          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5261          * See pmap_invalidate_cache_range().
5262          *
5263          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5264          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5265          * flushes the cache.
5266          */    
5267         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5268                 return;
5269
5270         /*
5271          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5272          * support self snoop, map the page transient and do
5273          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5274          * pmap_invalidate_cache_range().
5275          */
5276         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5277                 pmap_flush_page(m);
5278 }
5279
5280 static void
5281 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5282 {
5283         pt_entry_t *cmap_pte2;
5284         struct pcpu *pc;
5285         vm_offset_t sva, eva;
5286         bool useclflushopt;
5287
5288         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5289         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5290                 sched_pin();
5291                 pc = pcpu_find(curcpu);
5292                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5293                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5294                 if (*cmap_pte2)
5295                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5296                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5297                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5298                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5299                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5300                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5301
5302                 /*
5303                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5304                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5305                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5306                  * any other instruction.
5307                  */
5308                 if (useclflushopt)
5309                         sfence();
5310                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5311                         mfence();
5312                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5313                         if (useclflushopt)
5314                                 clflushopt(sva);
5315                         else
5316                                 clflush(sva);
5317                 }
5318                 if (useclflushopt)
5319                         sfence();
5320                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5321                         mfence();
5322                 *cmap_pte2 = 0;
5323                 sched_unpin();
5324                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5325         } else
5326                 pmap_invalidate_cache();
5327 }
5328
5329 /*
5330  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5331  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5332  * completely contained within either the kernel map.
5333  *
5334  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5335  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5336  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5337  * there was insufficient memory available to complete the change.
5338  */
5339 int
5340 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5341 {
5342         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5343         pd_entry_t *pde;
5344         pt_entry_t *pte;
5345         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5346         boolean_t changed;
5347
5348         base = trunc_page(va);
5349         offset = va & PAGE_MASK;
5350         size = round_page(offset + size);
5351
5352         /*
5353          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5354          */
5355         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5356                 return (EINVAL);
5357
5358         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5359         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5360         changed = FALSE;
5361
5362         /*
5363          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5364          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5365          */
5366         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5367         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5368                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5369                 if (*pde == 0) {
5370                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5371                         return (EINVAL);
5372                 }
5373                 if (*pde & PG_PS) {
5374                         /*
5375                          * If the current 2/4MB page already has
5376                          * the required memory type, then we need not
5377                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5378                          * the next 2/4MB page frame.
5379                          */
5380                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5381                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5382                                 continue;
5383                         }
5384
5385                         /*
5386                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5387                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5388                          * within the range, then we need not break
5389                          * down this page into 4KB pages.
5390                          */
5391                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5392                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5393                                 tmpva += NBPDR;
5394                                 continue;
5395                         }
5396                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5397                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5398                                 return (ENOMEM);
5399                         }
5400                 }
5401                 pte = vtopte(tmpva);
5402                 if (*pte == 0) {
5403                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5404                         return (EINVAL);
5405                 }
5406                 tmpva += PAGE_SIZE;
5407         }
5408         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5409
5410         /*
5411          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5412          * cache mode if required.
5413          */
5414         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5415                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5416                 if (*pde & PG_PS) {
5417                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5418                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5419                                 changed = TRUE;
5420                         }
5421                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5422                 } else {
5423                         pte = vtopte(tmpva);
5424                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5425                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5426                                 changed = TRUE;
5427                         }
5428                         tmpva += PAGE_SIZE;
5429                 }
5430         }
5431
5432         /*
5433          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5434          * shouldn't be, etc.
5435          */
5436         if (changed) {
5437                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5438                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5439         }
5440         return (0);
5441 }
5442
5443 /*
5444  * perform the pmap work for mincore
5445  */
5446 int
5447 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5448 {
5449         pd_entry_t *pdep;
5450         pt_entry_t *ptep, pte;
5451         vm_paddr_t pa;
5452         int val;
5453
5454         PMAP_LOCK(pmap);
5455 retry:
5456         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5457         if (*pdep != 0) {
5458                 if (*pdep & PG_PS) {
5459                         pte = *pdep;
5460                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5461                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5462                             PG_FRAME;
5463                         val = MINCORE_SUPER;
5464                 } else {
5465                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5466                         pte = *ptep;
5467                         pmap_pte_release(ptep);
5468                         pa = pte & PG_FRAME;
5469                         val = 0;
5470                 }
5471         } else {
5472                 pte = 0;
5473                 pa = 0;
5474                 val = 0;
5475         }
5476         if ((pte & PG_V) != 0) {
5477                 val |= MINCORE_INCORE;
5478                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5479                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5480                 if ((pte & PG_A) != 0)
5481                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5482         }
5483         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5484             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5485             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5486                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5487                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5488                         goto retry;
5489         } else
5490                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5491         PMAP_UNLOCK(pmap);
5492         return (val);
5493 }
5494
5495 void
5496 pmap_activate(struct thread *td)
5497 {
5498         pmap_t  pmap, oldpmap;
5499         u_int   cpuid;
5500         u_int32_t  cr3;
5501
5502         critical_enter();
5503         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5504         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5505         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5506 #if defined(SMP)
5507         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5508         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5509 #else
5510         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5511         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5512 #endif
5513 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5514         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5515 #else
5516         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5517 #endif
5518         /*
5519          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5520          */
5521         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5522         load_cr3(cr3);
5523         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5524         critical_exit();
5525 }
5526
5527 void
5528 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5529 {
5530 }
5531
5532 /*
5533  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5534  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5535  */
5536 void
5537 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5538     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5539 {
5540         vm_offset_t superpage_offset;
5541
5542         if (size < NBPDR)
5543                 return;
5544         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5545                 offset += ptoa(object->pg_color);
5546         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5547         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5548             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5549                 return;
5550         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5551                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5552         else
5553                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5554 }
5555
5556 vm_offset_t
5557 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5558 {
5559         vm_offset_t qaddr;
5560         pt_entry_t *pte;
5561
5562         critical_enter();
5563         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5564         pte = vtopte(qaddr);
5565
5566         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5567         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5568             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5569         invlpg(qaddr);
5570
5571         return (qaddr);
5572 }
5573
5574 void
5575 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5576 {
5577         vm_offset_t qaddr;
5578         pt_entry_t *pte;
5579
5580         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5581         pte = vtopte(qaddr);
5582
5583         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5584         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5585
5586         *pte = 0;
5587         critical_exit();
5588 }
5589
5590 #if defined(PMAP_DEBUG)
5591 pmap_pid_dump(int pid)
5592 {
5593         pmap_t pmap;
5594         struct proc *p;
5595         int npte = 0;
5596         int index;
5597
5598         sx_slock(&allproc_lock);
5599         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5600                 if (p->p_pid != pid)
5601                         continue;
5602
5603                 if (p->p_vmspace) {
5604                         int i,j;
5605                         index = 0;
5606                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5607                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5608                                 pd_entry_t *pde;
5609                                 pt_entry_t *pte;
5610                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5611                                 
5612                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5613                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5614                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5615                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5616                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5617                                                         if (index) {
5618                                                                 index = 0;
5619                                                                 printf("\n");
5620                                                         }
5621                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5622                                                         return (npte);
5623                                                 }
5624                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5625                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5626                                                         pt_entry_t pa;
5627                                                         vm_page_t m;
5628                                                         pa = *pte;
5629                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5630                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5631                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5632                                                         npte++;
5633                                                         index++;
5634                                                         if (index >= 2) {
5635                                                                 index = 0;
5636                                                                 printf("\n");
5637                                                         } else {
5638                                                                 printf(" ");
5639                                                         }
5640                                                 }
5641                                         }
5642                                 }
5643                         }
5644                 }
5645         }
5646         sx_sunlock(&allproc_lock);
5647         return (npte);
5648 }
5649 #endif