]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFV r310115,310184:
[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 struct sysmaps {
261         struct  mtx lock;
262         pt_entry_t *CMAP1;
263         pt_entry_t *CMAP2;
264         caddr_t CADDR1;
265         caddr_t CADDR2;
266 };
267 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
268 pt_entry_t *CMAP3;
269 static pd_entry_t *KPTD;
270 caddr_t ptvmmap = 0;
271 caddr_t CADDR3;
272 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
273
274 /*
275  * Crashdump maps.
276  */
277 static caddr_t crashdumpmap;
278
279 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
280 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
281 #ifdef SMP
282 static int PMAP1cpu;
283 static int PMAP1changedcpu;
284 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
285            &PMAP1changedcpu, 0,
286            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
287 #endif
288 static int PMAP1changed;
289 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
290            &PMAP1changed, 0,
291            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
292 static int PMAP1unchanged;
293 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
294            &PMAP1unchanged, 0,
295            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
296 static struct mtx PMAP2mutex;
297
298 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
299 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
300 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
301 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
303 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
305 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
306                     vm_offset_t va);
307 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
308
309 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
310 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
311     vm_prot_t prot);
312 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
313     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
314 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
315 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
316 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
317 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
318 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
319 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
320 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
321 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
322 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
323 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
324     vm_prot_t prot);
325 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
326 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
327     struct spglist *free);
328 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
329     struct spglist *free);
330 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
331 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
332     struct spglist *free);
333 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
334                                         vm_offset_t va);
335 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
336 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
337     vm_page_t m);
338 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
339     pd_entry_t newpde);
340 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
341
342 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
343
344 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
345 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
346 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
347 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
348 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
349 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
350 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
351     int wait);
352 #endif
353 static void pmap_set_pg(void);
354
355 static __inline void pagezero(void *page);
356
357 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
358 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
359
360 /*
361  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
362  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
363  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
364  */
365 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
366
367 /*
368  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
369  *
370  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
371  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
372  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
373  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
374  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
375  *      (physical) address starting relative to 0]
376  */
377 void
378 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
379 {
380         vm_offset_t va;
381         pt_entry_t *pte, *unused;
382         struct sysmaps *sysmaps;
383         int i;
384
385         /*
386          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
387          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
388          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
389          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
390          * addresses to superpage mappings.
391          */
392         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
393
394         /*
395          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
396          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
397          * address space, because locore may not have mapped every physical
398          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
399          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
400          */
401         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
402
403         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
404
405         /*
406          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
407          */
408         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
409         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
410 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
411         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
412 #endif
413         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
414         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
415
416         /*
417          * Initialize the global pv list lock.
418          */
419         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
420
421         LIST_INIT(&allpmaps);
422
423         /*
424          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
425          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
426          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
427          * being changed.
428          */
429         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
430         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
431         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
432         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
433
434         /*
435          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
436          * mapping of pages.
437          */
438 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
439         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
440
441         va = virtual_avail;
442         pte = vtopte(va);
443
444         /*
445          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
446          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
447          */
448         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
449                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
450                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
451                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
452                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
453         }
454         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
455
456         /*
457          * Crashdump maps.
458          */
459         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
460
461         /*
462          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
463          */
464         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
465
466         /*
467          * msgbufp is used to map the system message buffer.
468          */
469         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
470
471         /*
472          * KPTmap is used by pmap_kextract().
473          *
474          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
475          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
476          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
477          */
478         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
479
480         for (i = 0; i < NKPT; i++)
481                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
482
483         /*
484          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
485          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
486          */
487         KPTD -= KPTDI;
488         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
489
490         /*
491          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
492          * respectively.
493          */
494         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
495         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
496
497         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
498
499         virtual_avail = va;
500
501         /*
502          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
503          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
504          * mapping must not have PG_G set. 
505          */
506 #ifdef XBOX
507         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
508          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
509          * Better fixes are very welcome! */
510         if (!arch_i386_is_xbox)
511 #endif
512         for (i = 1; i < NKPT; i++)
513                 PTD[i] = 0;
514
515         /* Initialize the PAT MSR if present. */
516         pmap_init_pat();
517
518         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
519         pmap_set_pg();
520 }
521
522 static void
523 pmap_init_qpages(void)
524 {
525         struct pcpu *pc;
526         int i;
527
528         CPU_FOREACH(i) {
529                 pc = pcpu_find(i);
530                 pc->pc_qmap_addr = kva_alloc(PAGE_SIZE);
531                 if (pc->pc_qmap_addr == 0)
532                         panic("pmap_init_qpages: unable to allocate KVA");
533         }
534 }
535
536 SYSINIT(qpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_qpages, NULL);
537
538 /*
539  * Setup the PAT MSR.
540  */
541 void
542 pmap_init_pat(void)
543 {
544         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
545         uint64_t pat_msr;
546         u_long cr0, cr4;
547         int i;
548
549         /* Set default PAT index table. */
550         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
551                 pat_table[i] = -1;
552         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
553         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
554         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
555         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
556         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
557         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
558
559         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
560         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
561                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
562                         pat_index[i] = pat_table[i];
563                 pat_works = 0;
564                 return;
565         }
566
567         /*
568          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
569          * PAT entries.
570          *
571          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
572          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
573          * or Mode C Paging)
574          *
575          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
576          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
577          */
578         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
579             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
580                 pat_works = 0;
581
582         /* Initialize default PAT entries. */
583         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
584             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
585             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
586             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
587             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
588             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
589             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
590             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
591
592         if (pat_works) {
593                 /*
594                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
595                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
596                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
597                  */
598                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
599                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
600                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
601                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
602                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
603                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
604         } else {
605                 /*
606                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
607                  */
608                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
609                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
610                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
611         }
612
613         /* Disable PGE. */
614         cr4 = rcr4();
615         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
616
617         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
618         cr0 = rcr0();
619         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
620
621         /* Flushes caches and TLBs. */
622         wbinvd();
623         invltlb();
624
625         /* Update PAT and index table. */
626         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
627         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
628                 pat_index[i] = pat_table[i];
629
630         /* Flush caches and TLBs again. */
631         wbinvd();
632         invltlb();
633
634         /* Restore caches and PGE. */
635         load_cr0(cr0);
636         load_cr4(cr4);
637 }
638
639 /*
640  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
641  */
642 static void
643 pmap_set_pg(void)
644 {
645         pt_entry_t *pte;
646         vm_offset_t va, endva;
647
648         if (pgeflag == 0)
649                 return;
650
651         endva = KERNBASE + KERNend;
652
653         if (pseflag) {
654                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
655                 while (va  < endva) {
656                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
657                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
658                         va += NBPDR;
659                 }
660         } else {
661                 va = (vm_offset_t)btext;
662                 while (va < endva) {
663                         pte = vtopte(va);
664                         if (*pte)
665                                 *pte |= pgeflag;
666                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
667                         va += PAGE_SIZE;
668                 }
669         }
670 }
671
672 /*
673  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
674  */
675 void
676 pmap_page_init(vm_page_t m)
677 {
678
679         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
680         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
681 }
682
683 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
684 static void *
685 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
686 {
687
688         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
689         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
690         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
691             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
692 }
693 #endif
694
695 /*
696  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
697  * Requirements:
698  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
699  *    are ever set, PG_V in particular.
700  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
701  *    on PAE systems.  This should be ok.
702  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
703  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
704  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
705  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
706  */
707 static vm_offset_t
708 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
709 {
710         pt_entry_t *pte;
711         vm_offset_t va;
712
713         va = *head;
714         if (va == 0)
715                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
716         pte = vtopte(va);
717         *head = *pte;
718         if (*head & PG_V)
719                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
720         *pte = 0;
721         return (va);
722 }
723
724 static void
725 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
726 {
727         pt_entry_t *pte;
728
729         if (va & PG_V)
730                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
731         pte = vtopte(va);
732         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
733         *head = va;
734 }
735
736 static void
737 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
738 {
739         int i;
740         vm_offset_t va;
741
742         *head = 0;
743         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
744                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
745                 pmap_ptelist_free(head, va);
746         }
747 }
748
749
750 /*
751  *      Initialize the pmap module.
752  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
753  *      system needs to map virtual memory.
754  */
755 void
756 pmap_init(void)
757 {
758         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
759         vm_page_t mpte;
760         vm_size_t s;
761         int i, pv_npg;
762
763         /*
764          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
765          * page table pages.
766          */ 
767         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
768                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
769                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
770                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
771                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
772                 mpte->pindex = i + KPTDI;
773                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
774         }
775
776         /*
777          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
778          * high water mark so that the system can recover from excessive
779          * numbers of pv entries.
780          */
781         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
782         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
783         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
784         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
785         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
786
787         /*
788          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
789          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
790          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
791          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
792          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
793          * include at least one feature that is only supported by older Intel
794          * or newer AMD processors.
795          */
796         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
797             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
798             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
799             AMDID2_FMA4)) == 0)
800                 workaround_erratum383 = 1;
801
802         /*
803          * Are large page mappings supported and enabled?
804          */
805         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
806         if (pseflag == 0)
807                 pg_ps_enabled = 0;
808         else if (pg_ps_enabled) {
809                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
810                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
811                 pagesizes[1] = NBPDR;
812         }
813
814         /*
815          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
816          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
817          */
818         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
819             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
820
821         /*
822          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
823          */
824         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
825         s = round_page(s);
826         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
827             M_WAITOK | M_ZERO);
828         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
829                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
830
831         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
832         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
833         if (pv_chunkbase == NULL)
834                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
835         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
836 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
837         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
838             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
839             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
840         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
841 #endif
842
843         pmap_initialized = 1;
844         if (!bootverbose)
845                 return;
846         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
847                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
848                 if (ppim->va == 0)
849                         continue;
850                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
851                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
852         }
853 }
854
855
856 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
857         "Max number of PV entries");
858 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
859         "Page share factor per proc");
860
861 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
862     "2/4MB page mapping counters");
863
864 static u_long pmap_pde_demotions;
865 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
866     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
867
868 static u_long pmap_pde_mappings;
869 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
870     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
871
872 static u_long pmap_pde_p_failures;
873 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
874     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
875
876 static u_long pmap_pde_promotions;
877 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
878     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
879
880 /***************************************************
881  * Low level helper routines.....
882  ***************************************************/
883
884 /*
885  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
886  * caching mode.
887  */
888 int
889 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
890 {
891         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
892
893         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
894                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
895
896         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
897         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
898
899         /* Map the caching mode to a PAT index. */
900         pat_idx = pat_index[mode];
901
902         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
903         cache_bits = 0;
904         if (pat_idx & 0x4)
905                 cache_bits |= pat_flag;
906         if (pat_idx & 0x2)
907                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
908         if (pat_idx & 0x1)
909                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
910         return (cache_bits);
911 }
912
913 /*
914  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
915  */
916 static void
917 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
918 {
919         pd_entry_t *pde;
920         pmap_t pmap;
921         boolean_t PTD_updated;
922
923         PTD_updated = FALSE;
924         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
925         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
926                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
927                     PG_FRAME))
928                         PTD_updated = TRUE;
929                 pde = pmap_pde(pmap, va);
930                 pde_store(pde, newpde);
931         }
932         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
933         KASSERT(PTD_updated,
934             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
935 }
936
937 /*
938  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
939  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
940  * calling processor's TLB is affected.
941  *
942  * The calling thread must be pinned to a processor.
943  */
944 static void
945 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
946 {
947         u_long cr4;
948
949         if ((newpde & PG_PS) == 0)
950                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
951                 invlpg(va);
952         else if ((newpde & PG_G) == 0)
953                 /*
954                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
955                  * because there are too many to flush individually.
956                  */
957                 invltlb();
958         else {
959                 /*
960                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
961                  * including any global (PG_G) mappings.
962                  */
963                 cr4 = rcr4();
964                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
965                 /*
966                  * Although preemption at this point could be detrimental to
967                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
968                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
969                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
970                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
971                  */
972                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
973         }
974 }
975
976 void
977 invltlb_glob(void)
978 {
979         uint64_t cr4;
980
981         if (pgeflag == 0) {
982                 invltlb();
983         } else {
984                 cr4 = rcr4();
985                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
986                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
987         }
988 }
989
990
991 #ifdef SMP
992 /*
993  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
994  *
995  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
996  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
997  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
998  * processor could cache an old, pre-update entry without being
999  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1000  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1001  * one of the following functions but before a store updating the page
1002  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1003  * processor before its pm_active field is checked but due to
1004  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1005  * pmap as inactive on the other processor.
1006  * 
1007  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1008  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1009  * processor.
1010  */
1011 void
1012 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1013 {
1014         cpuset_t *mask, other_cpus;
1015         u_int cpuid;
1016
1017         sched_pin();
1018         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1019                 invlpg(va);
1020                 mask = &all_cpus;
1021         } else {
1022                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1023                 other_cpus = all_cpus;
1024                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1025                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1026                         invlpg(va);
1027                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1028                 mask = &other_cpus;
1029         }
1030         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1031         sched_unpin();
1032 }
1033
1034 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1035 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1036
1037 void
1038 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1039 {
1040         cpuset_t *mask, other_cpus;
1041         vm_offset_t addr;
1042         u_int cpuid;
1043
1044         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1045                 pmap_invalidate_all(pmap);
1046                 return;
1047         }
1048
1049         sched_pin();
1050         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1051                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1052                         invlpg(addr);
1053                 mask = &all_cpus;
1054         } else {
1055                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1056                 other_cpus = all_cpus;
1057                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1058                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1059                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1060                                 invlpg(addr);
1061                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1062                 mask = &other_cpus;
1063         }
1064         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1065         sched_unpin();
1066 }
1067
1068 void
1069 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1070 {
1071         cpuset_t *mask, other_cpus;
1072         u_int cpuid;
1073
1074         sched_pin();
1075         if (pmap == kernel_pmap) {
1076                 invltlb_glob();
1077                 mask = &all_cpus;
1078         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1079                 invltlb();
1080                 mask = &all_cpus;
1081         } else {
1082                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1083                 other_cpus = all_cpus;
1084                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1085                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1086                         invltlb();
1087                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1088                 mask = &other_cpus;
1089         }
1090         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1091         sched_unpin();
1092 }
1093
1094 void
1095 pmap_invalidate_cache(void)
1096 {
1097
1098         sched_pin();
1099         wbinvd();
1100         smp_cache_flush();
1101         sched_unpin();
1102 }
1103
1104 struct pde_action {
1105         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1106         vm_offset_t va;
1107         pd_entry_t *pde;
1108         pd_entry_t newpde;
1109         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1110 };
1111
1112 static void
1113 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1114 {
1115         struct pde_action *act = arg;
1116         pd_entry_t *pde;
1117         pmap_t pmap;
1118
1119         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1120
1121                 /*
1122                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1123                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1124                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1125                  */
1126                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1127                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1128                         pde_store(pde, act->newpde);
1129                 }
1130         }
1131 }
1132
1133 static void
1134 pmap_update_pde_user(void *arg)
1135 {
1136         struct pde_action *act = arg;
1137
1138         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1139                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1140 }
1141
1142 static void
1143 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1144 {
1145         struct pde_action *act = arg;
1146
1147         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1148                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1153  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1154  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1155  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1156  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1157  * hardware error.
1158  */
1159 static void
1160 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1161 {
1162         struct pde_action act;
1163         cpuset_t active, other_cpus;
1164         u_int cpuid;
1165
1166         sched_pin();
1167         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1168         other_cpus = all_cpus;
1169         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1170         if (pmap == kernel_pmap)
1171                 active = all_cpus;
1172         else
1173                 active = pmap->pm_active;
1174         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1175                 act.store = cpuid;
1176                 act.invalidate = active;
1177                 act.va = va;
1178                 act.pde = pde;
1179                 act.newpde = newpde;
1180                 CPU_SET(cpuid, &active);
1181                 smp_rendezvous_cpus(active,
1182                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1183                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1184                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1185         } else {
1186                 if (pmap == kernel_pmap)
1187                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1188                 else
1189                         pde_store(pde, newpde);
1190                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1191                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1192         }
1193         sched_unpin();
1194 }
1195 #else /* !SMP */
1196 /*
1197  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1198  * We inline these within pmap.c for speed.
1199  */
1200 PMAP_INLINE void
1201 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1202 {
1203
1204         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1205                 invlpg(va);
1206 }
1207
1208 PMAP_INLINE void
1209 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1210 {
1211         vm_offset_t addr;
1212
1213         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1214                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1215                         invlpg(addr);
1216 }
1217
1218 PMAP_INLINE void
1219 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1220 {
1221
1222         if (pmap == kernel_pmap)
1223                 invltlb_glob();
1224         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1225                 invltlb();
1226 }
1227
1228 PMAP_INLINE void
1229 pmap_invalidate_cache(void)
1230 {
1231
1232         wbinvd();
1233 }
1234
1235 static void
1236 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1237 {
1238
1239         if (pmap == kernel_pmap)
1240                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1241         else
1242                 pde_store(pde, newpde);
1243         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1244                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1245 }
1246 #endif /* !SMP */
1247
1248 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1249
1250 void
1251 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1252 {
1253
1254         if (force) {
1255                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1256         } else {
1257                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1258                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1259                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1260                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1261         }
1262
1263         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1264                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1265         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1266             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1267 #ifdef DEV_APIC
1268                 /*
1269                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1270                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1271                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1272                  * don't need to flush for that range anyway.
1273                  */
1274                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1275                         return;
1276 #endif
1277                 /*
1278                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1279                  * instruction to insure that previous stores are
1280                  * included in the write-back.  The processor
1281                  * propagates flush to other processors in the cache
1282                  * coherence domain.
1283                  */
1284                 mfence();
1285                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1286                         clflushopt(sva);
1287                 mfence();
1288         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1289             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1290 #ifdef DEV_APIC
1291                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1292                         return;
1293 #endif
1294                 /*
1295                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1296                  */
1297                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1298                         mfence();
1299                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1300                         clflush(sva);
1301                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1302                         mfence();
1303         } else {
1304
1305                 /*
1306                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1307                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1308                  * Globally invalidate cache.
1309                  */
1310                 pmap_invalidate_cache();
1311         }
1312 }
1313
1314 void
1315 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1316 {
1317         int i;
1318
1319         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1320             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1321                 pmap_invalidate_cache();
1322         } else {
1323                 for (i = 0; i < count; i++)
1324                         pmap_flush_page(pages[i]);
1325         }
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Are we current address space or kernel?
1330  */
1331 static __inline int
1332 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1333 {
1334
1335         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1336             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1337 }
1338
1339 /*
1340  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1341  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1342  */
1343 pt_entry_t *
1344 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1345 {
1346         pd_entry_t newpf;
1347         pd_entry_t *pde;
1348
1349         pde = pmap_pde(pmap, va);
1350         if (*pde & PG_PS)
1351                 return (pde);
1352         if (*pde != 0) {
1353                 /* are we current address space or kernel? */
1354                 if (pmap_is_current(pmap))
1355                         return (vtopte(va));
1356                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1357                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1358                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1359                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1360                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1361                 }
1362                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1363         }
1364         return (NULL);
1365 }
1366
1367 /*
1368  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1369  * being NULL.
1370  */
1371 static __inline void
1372 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1373 {
1374
1375         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1376                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1381  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1382  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1383  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1384  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1385  */
1386 static __inline void
1387 invlcaddr(void *caddr)
1388 {
1389
1390         invlpg((u_int)caddr);
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1395  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1396  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1397  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1398  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1399  *
1400  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1401  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1402  */
1403 static pt_entry_t *
1404 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1405 {
1406         pd_entry_t newpf;
1407         pd_entry_t *pde;
1408
1409         pde = pmap_pde(pmap, va);
1410         if (*pde & PG_PS)
1411                 return (pde);
1412         if (*pde != 0) {
1413                 /* are we current address space or kernel? */
1414                 if (pmap_is_current(pmap))
1415                         return (vtopte(va));
1416                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1417                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1418                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1419                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1420                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1421 #ifdef SMP
1422                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1423 #endif
1424                         invlcaddr(PADDR1);
1425                         PMAP1changed++;
1426                 } else
1427 #ifdef SMP
1428                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1429                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1430                         invlcaddr(PADDR1);
1431                         PMAP1changedcpu++;
1432                 } else
1433 #endif
1434                         PMAP1unchanged++;
1435                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1436         }
1437         return (0);
1438 }
1439
1440 /*
1441  *      Routine:        pmap_extract
1442  *      Function:
1443  *              Extract the physical page address associated
1444  *              with the given map/virtual_address pair.
1445  */
1446 vm_paddr_t 
1447 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1448 {
1449         vm_paddr_t rtval;
1450         pt_entry_t *pte;
1451         pd_entry_t pde;
1452
1453         rtval = 0;
1454         PMAP_LOCK(pmap);
1455         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1456         if (pde != 0) {
1457                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1458                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1459                 else {
1460                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1461                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1462                         pmap_pte_release(pte);
1463                 }
1464         }
1465         PMAP_UNLOCK(pmap);
1466         return (rtval);
1467 }
1468
1469 /*
1470  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1471  *      Function:
1472  *              Atomically extract and hold the physical page
1473  *              with the given pmap and virtual address pair
1474  *              if that mapping permits the given protection.
1475  */
1476 vm_page_t
1477 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1478 {
1479         pd_entry_t pde;
1480         pt_entry_t pte, *ptep;
1481         vm_page_t m;
1482         vm_paddr_t pa;
1483
1484         pa = 0;
1485         m = NULL;
1486         PMAP_LOCK(pmap);
1487 retry:
1488         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1489         if (pde != 0) {
1490                 if (pde & PG_PS) {
1491                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1492                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1493                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1494                                         goto retry;
1495                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1496                                     (va & PDRMASK));
1497                                 vm_page_hold(m);
1498                         }
1499                 } else {
1500                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1501                         pte = *ptep;
1502                         pmap_pte_release(ptep);
1503                         if (pte != 0 &&
1504                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1505                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1506                                     &pa))
1507                                         goto retry;
1508                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1509                                 vm_page_hold(m);
1510                         }
1511                 }
1512         }
1513         PA_UNLOCK_COND(pa);
1514         PMAP_UNLOCK(pmap);
1515         return (m);
1516 }
1517
1518 /***************************************************
1519  * Low level mapping routines.....
1520  ***************************************************/
1521
1522 /*
1523  * Add a wired page to the kva.
1524  * Note: not SMP coherent.
1525  *
1526  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1527  */
1528 PMAP_INLINE void 
1529 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1530 {
1531         pt_entry_t *pte;
1532
1533         pte = vtopte(va);
1534         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1535 }
1536
1537 static __inline void
1538 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1539 {
1540         pt_entry_t *pte;
1541
1542         pte = vtopte(va);
1543         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1544 }
1545
1546 /*
1547  * Remove a page from the kernel pagetables.
1548  * Note: not SMP coherent.
1549  *
1550  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1551  */
1552 PMAP_INLINE void
1553 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1554 {
1555         pt_entry_t *pte;
1556
1557         pte = vtopte(va);
1558         pte_clear(pte);
1559 }
1560
1561 /*
1562  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1563  *      virtual address space.
1564  *
1565  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1566  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1567  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1568  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1569  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1570  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1571  *      region.
1572  */
1573 vm_offset_t
1574 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1575 {
1576         vm_offset_t va, sva;
1577         vm_paddr_t superpage_offset;
1578         pd_entry_t newpde;
1579
1580         va = *virt;
1581         /*
1582          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1583          * least one superpage mapping to be created?
1584          */ 
1585         superpage_offset = start & PDRMASK;
1586         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1587                 /*
1588                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1589                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1590                  */
1591                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1592                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1593                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1594                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1595         }
1596         sva = va;
1597         while (start < end) {
1598                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1599                     pseflag) {
1600                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1601                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1602                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1603                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1604                         va += NBPDR;
1605                         start += NBPDR;
1606                 } else {
1607                         pmap_kenter(va, start);
1608                         va += PAGE_SIZE;
1609                         start += PAGE_SIZE;
1610                 }
1611         }
1612         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1613         *virt = va;
1614         return (sva);
1615 }
1616
1617
1618 /*
1619  * Add a list of wired pages to the kva
1620  * this routine is only used for temporary
1621  * kernel mappings that do not need to have
1622  * page modification or references recorded.
1623  * Note that old mappings are simply written
1624  * over.  The page *must* be wired.
1625  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1626  */
1627 void
1628 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1629 {
1630         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1631         vm_page_t m;
1632
1633         oldpte = 0;
1634         pte = vtopte(sva);
1635         endpte = pte + count;
1636         while (pte < endpte) {
1637                 m = *ma++;
1638                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1639                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1640                         oldpte |= *pte;
1641                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1642                 }
1643                 pte++;
1644         }
1645         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1646                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1647                     PAGE_SIZE);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * This routine tears out page mappings from the
1652  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1653  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1654  */
1655 void
1656 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1657 {
1658         vm_offset_t va;
1659
1660         va = sva;
1661         while (count-- > 0) {
1662                 pmap_kremove(va);
1663                 va += PAGE_SIZE;
1664         }
1665         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1666 }
1667
1668 /***************************************************
1669  * Page table page management routines.....
1670  ***************************************************/
1671 static __inline void
1672 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1673 {
1674         vm_page_t m;
1675
1676         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1677                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1678                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1679                 vm_page_free_toq(m);
1680         }
1681 }
1682
1683 /*
1684  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1685  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1686  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1687  */
1688 static __inline void
1689 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1690     boolean_t set_PG_ZERO)
1691 {
1692
1693         if (set_PG_ZERO)
1694                 m->flags |= PG_ZERO;
1695         else
1696                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1697         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1698 }
1699
1700 /*
1701  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1702  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1703  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1704  * ordered by this virtual address range.
1705  */
1706 static __inline int
1707 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1708 {
1709
1710         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1711         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1716  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1717  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1718  * specified virtual address.
1719  */
1720 static __inline vm_page_t
1721 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1722 {
1723
1724         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1725         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1726 }
1727
1728 /*
1729  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1730  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1731  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1732  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1733  */
1734 static inline boolean_t
1735 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1736 {
1737
1738         --m->wire_count;
1739         if (m->wire_count == 0) {
1740                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1741                 return (TRUE);
1742         } else
1743                 return (FALSE);
1744 }
1745
1746 static void
1747 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1748 {
1749         vm_offset_t pteva;
1750
1751         /*
1752          * unmap the page table page
1753          */
1754         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1755         --pmap->pm_stats.resident_count;
1756
1757         /*
1758          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1759          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1760          * down is begun.
1761          */
1762         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1763
1764         /*
1765          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1766          * take effect immediately.
1767          */
1768         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1769         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1770
1771         /* 
1772          * Put page on a list so that it is released after
1773          * *ALL* TLB shootdown is done
1774          */
1775         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1776 }
1777
1778 /*
1779  * After removing a page table entry, this routine is used to
1780  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1781  */
1782 static int
1783 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1784 {
1785         pd_entry_t ptepde;
1786         vm_page_t mpte;
1787
1788         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1789                 return (0);
1790         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1791         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1792         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1793 }
1794
1795 /*
1796  * Initialize the pmap for the swapper process.
1797  */
1798 void
1799 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1800 {
1801
1802         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1803         /*
1804          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1805          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1806          * not need to be inserted into that list.
1807          */
1808         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1809 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1810         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1811 #endif
1812         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1813         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1814         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1815         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1816         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1817 }
1818
1819 /*
1820  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1821  * such as one in a vmspace structure.
1822  */
1823 int
1824 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1825 {
1826         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1827         vm_paddr_t pa;
1828         int i;
1829
1830         /*
1831          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1832          * page directory table.
1833          */
1834         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1835                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1836                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1837                         return (0);
1838 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1839                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1840                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1841                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1842                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1843                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1844                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1845 #endif
1846                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1847         }
1848         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1849             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1850
1851         /*
1852          * allocate the page directory page(s)
1853          */
1854         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1855                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1856                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1857                 if (m == NULL)
1858                         VM_WAIT;
1859                 else {
1860                         ptdpg[i++] = m;
1861                 }
1862         }
1863
1864         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1865
1866         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1867                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1868                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1869
1870         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1871         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1872         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1873         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1874         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1875
1876         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1877         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1878                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1879                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1880 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1881                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1882 #endif
1883         }
1884
1885         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1886         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1887         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1888
1889         return (1);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * this routine is called if the page table page is not
1894  * mapped correctly.
1895  */
1896 static vm_page_t
1897 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1898 {
1899         vm_paddr_t ptepa;
1900         vm_page_t m;
1901
1902         /*
1903          * Allocate a page table page.
1904          */
1905         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1906             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1907                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1908                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1909                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1910                         VM_WAIT;
1911                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1912                         PMAP_LOCK(pmap);
1913                 }
1914
1915                 /*
1916                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1917                  * page may have been allocated.
1918                  */
1919                 return (NULL);
1920         }
1921         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1922                 pmap_zero_page(m);
1923
1924         /*
1925          * Map the pagetable page into the process address space, if
1926          * it isn't already there.
1927          */
1928
1929         pmap->pm_stats.resident_count++;
1930
1931         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1932         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1933                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1934
1935         return (m);
1936 }
1937
1938 static vm_page_t
1939 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1940 {
1941         u_int ptepindex;
1942         pd_entry_t ptepa;
1943         vm_page_t m;
1944
1945         /*
1946          * Calculate pagetable page index
1947          */
1948         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1949 retry:
1950         /*
1951          * Get the page directory entry
1952          */
1953         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1954
1955         /*
1956          * This supports switching from a 4MB page to a
1957          * normal 4K page.
1958          */
1959         if (ptepa & PG_PS) {
1960                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1961                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1962         }
1963
1964         /*
1965          * If the page table page is mapped, we just increment the
1966          * hold count, and activate it.
1967          */
1968         if (ptepa) {
1969                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1970                 m->wire_count++;
1971         } else {
1972                 /*
1973                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1974                  * been deallocated. 
1975                  */
1976                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1977                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1978                         goto retry;
1979         }
1980         return (m);
1981 }
1982
1983
1984 /***************************************************
1985 * Pmap allocation/deallocation routines.
1986  ***************************************************/
1987
1988 /*
1989  * Release any resources held by the given physical map.
1990  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1991  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1992  */
1993 void
1994 pmap_release(pmap_t pmap)
1995 {
1996         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1997         int i;
1998
1999         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2000             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2001             pmap->pm_stats.resident_count));
2002         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2003             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2004         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2005             ("releasing active pmap %p", pmap));
2006
2007         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2008         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2009         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2010
2011         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2012                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2013                     PG_FRAME);
2014
2015         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2016             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2017
2018         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2019
2020         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2021                 m = ptdpg[i];
2022 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2023                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2024                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2025 #endif
2026                 m->wire_count--;
2027                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2028                 vm_page_free_zero(m);
2029         }
2030 }
2031 \f
2032 static int
2033 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2034 {
2035         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2036
2037         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2038 }
2039 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2040     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2041
2042 static int
2043 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2044 {
2045         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2046
2047         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2048 }
2049 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2050     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2051
2052 /*
2053  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2054  */
2055 void
2056 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2057 {
2058         vm_paddr_t ptppaddr;
2059         vm_page_t nkpg;
2060         pd_entry_t newpdir;
2061
2062         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2063         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2064         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2065                 addr = kernel_map->max_offset;
2066         while (kernel_vm_end < addr) {
2067                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2068                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2069                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2070                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2071                                 break;
2072                         }
2073                         continue;
2074                 }
2075
2076                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2077                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2078                     VM_ALLOC_ZERO);
2079                 if (nkpg == NULL)
2080                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2081
2082                 nkpt++;
2083
2084                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2085                         pmap_zero_page(nkpg);
2086                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2087                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2088                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2089
2090                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2091                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2092                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2093                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2094                         break;
2095                 }
2096         }
2097 }
2098
2099
2100 /***************************************************
2101  * page management routines.
2102  ***************************************************/
2103
2104 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2105 CTASSERT(_NPCM == 11);
2106 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2107
2108 static __inline struct pv_chunk *
2109 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2110 {
2111
2112         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2113 }
2114
2115 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2116
2117 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2118 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2119
2120 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2121         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2122         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2123         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2124         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2125 };
2126
2127 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2128         "Current number of pv entries");
2129
2130 #ifdef PV_STATS
2131 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2132
2133 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2134         "Current number of pv entry chunks");
2135 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2136         "Current number of pv entry chunks allocated");
2137 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2138         "Current number of pv entry chunks frees");
2139 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2140         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2141
2142 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2143 static int pv_entry_spare;
2144
2145 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2146         "Current number of pv entry frees");
2147 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2148         "Current number of pv entry allocs");
2149 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2150         "Current number of spare pv entries");
2151 #endif
2152
2153 /*
2154  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2155  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2156  * another pv entry chunk.
2157  */
2158 static vm_page_t
2159 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2160 {
2161         struct pch newtail;
2162         struct pv_chunk *pc;
2163         struct md_page *pvh;
2164         pd_entry_t *pde;
2165         pmap_t pmap;
2166         pt_entry_t *pte, tpte;
2167         pv_entry_t pv;
2168         vm_offset_t va;
2169         vm_page_t m, m_pc;
2170         struct spglist free;
2171         uint32_t inuse;
2172         int bit, field, freed;
2173
2174         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2175         pmap = NULL;
2176         m_pc = NULL;
2177         SLIST_INIT(&free);
2178         TAILQ_INIT(&newtail);
2179         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2180             SLIST_EMPTY(&free))) {
2181                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2182                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2183                         if (pmap != NULL) {
2184                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2185                                 if (pmap != locked_pmap)
2186                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2187                         }
2188                         pmap = pc->pc_pmap;
2189                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2190                         if (pmap > locked_pmap)
2191                                 PMAP_LOCK(pmap);
2192                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2193                                 pmap = NULL;
2194                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2195                                 continue;
2196                         }
2197                 }
2198
2199                 /*
2200                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2201                  */
2202                 freed = 0;
2203                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2204                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2205                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2206                                 bit = bsfl(inuse);
2207                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2208                                 va = pv->pv_va;
2209                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2210                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2211                                         continue;
2212                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2213                                 tpte = *pte;
2214                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2215                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2216                                 pmap_pte_release(pte);
2217                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2218                                         continue;
2219                                 KASSERT(tpte != 0,
2220                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2221                                     pmap, va));
2222                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2223                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2224                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2225                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2226                                         vm_page_dirty(m);
2227                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2228                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2229                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2230                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2231                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2232                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2233                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2234                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2235                                                     PGA_WRITEABLE);
2236                                         }
2237                                 }
2238                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2239                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2240                                 freed++;
2241                         }
2242                 }
2243                 if (freed == 0) {
2244                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2245                         continue;
2246                 }
2247                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2248                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2249                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2250                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2251                 pv_entry_count -= freed;
2252                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2253                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2254                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2255                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2256                                     pc_list);
2257                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2258
2259                                 /*
2260                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2261                                  * sufficient.
2262                                  */
2263                                 if (pmap == locked_pmap)
2264                                         goto out;
2265                                 break;
2266                         }
2267                 if (field == _NPCM) {
2268                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2269                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2270                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2271                         /* Entire chunk is free; return it. */
2272                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2273                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2274                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2275                         break;
2276                 }
2277         }
2278 out:
2279         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2280         if (pmap != NULL) {
2281                 pmap_invalidate_all(pmap);
2282                 if (pmap != locked_pmap)
2283                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2284         }
2285         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2286                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2287                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2288                 /* Recycle a freed page table page. */
2289                 m_pc->wire_count = 1;
2290                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2291         }
2292         pmap_free_zero_pages(&free);
2293         return (m_pc);
2294 }
2295
2296 /*
2297  * free the pv_entry back to the free list
2298  */
2299 static void
2300 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2301 {
2302         struct pv_chunk *pc;
2303         int idx, field, bit;
2304
2305         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2306         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2307         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2308         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2309         pv_entry_count--;
2310         pc = pv_to_chunk(pv);
2311         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2312         field = idx / 32;
2313         bit = idx % 32;
2314         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2315         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2316                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2317                         /*
2318                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2319                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2320                          */
2321                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2322                             pc)) {
2323                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2324                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2325                                     pc_list);
2326                         }
2327                         return;
2328                 }
2329         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2330         free_pv_chunk(pc);
2331 }
2332
2333 static void
2334 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2335 {
2336         vm_page_t m;
2337
2338         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2339         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2340         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2341         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2342         /* entire chunk is free, return it */
2343         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2344         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2345         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2346         vm_page_free(m);
2347         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2348 }
2349
2350 /*
2351  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2352  * when needed.
2353  */
2354 static pv_entry_t
2355 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2356 {
2357         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2358         static struct timeval lastprint;
2359         int bit, field;
2360         pv_entry_t pv;
2361         struct pv_chunk *pc;
2362         vm_page_t m;
2363
2364         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2365         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2366         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2367         pv_entry_count++;
2368         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2369                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2370                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2371                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2372                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2373 retry:
2374         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2375         if (pc != NULL) {
2376                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2377                         if (pc->pc_map[field]) {
2378                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2379                                 break;
2380                         }
2381                 }
2382                 if (field < _NPCM) {
2383                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2384                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2385                         /* If this was the last item, move it to tail */
2386                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2387                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2388                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2389                                         return (pv);    /* not full, return */
2390                                 }
2391                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2392                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2393                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2394                         return (pv);
2395                 }
2396         }
2397         /*
2398          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2399          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2400          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2401          */
2402         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2403             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2404                 if (try) {
2405                         pv_entry_count--;
2406                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2407                         return (NULL);
2408                 }
2409                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2410                 if (m == NULL)
2411                         goto retry;
2412         }
2413         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2414         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2415         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2416         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2417         pc->pc_pmap = pmap;
2418         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2419         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2420                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2421         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2422         pv = &pc->pc_pventry[0];
2423         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2424         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2425         return (pv);
2426 }
2427
2428 static __inline pv_entry_t
2429 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2430 {
2431         pv_entry_t pv;
2432
2433         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2434         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2435                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2436                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2437                         break;
2438                 }
2439         }
2440         return (pv);
2441 }
2442
2443 static void
2444 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2445 {
2446         struct md_page *pvh;
2447         pv_entry_t pv;
2448         vm_offset_t va_last;
2449         vm_page_t m;
2450
2451         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2452         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2453             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2454
2455         /*
2456          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2457          * page's pv list.
2458          */
2459         pvh = pa_to_pvh(pa);
2460         va = trunc_4mpage(va);
2461         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2462         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2463         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2464         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2465         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2466         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2467         do {
2468                 m++;
2469                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2470                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2471                 va += PAGE_SIZE;
2472                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2473         } while (va < va_last);
2474 }
2475
2476 static void
2477 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2478 {
2479         struct md_page *pvh;
2480         pv_entry_t pv;
2481         vm_offset_t va_last;
2482         vm_page_t m;
2483
2484         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2485         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2486             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2487
2488         /*
2489          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2490          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2491          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2492          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2493          * removes one of the mappings that is being promoted.
2494          */
2495         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2496         va = trunc_4mpage(va);
2497         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2498         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2499         pvh = pa_to_pvh(pa);
2500         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2501         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2502         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2503         do {
2504                 m++;
2505                 va += PAGE_SIZE;
2506                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2507         } while (va < va_last);
2508 }
2509
2510 static void
2511 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2512 {
2513         pv_entry_t pv;
2514
2515         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2516         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2517         free_pv_entry(pmap, pv);
2518 }
2519
2520 static void
2521 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2522 {
2523         struct md_page *pvh;
2524
2525         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2526         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2527         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2528                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2529                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2530                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2531         }
2532 }
2533
2534 /*
2535  * Create a pv entry for page at pa for
2536  * (pmap, va).
2537  */
2538 static void
2539 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2540 {
2541         pv_entry_t pv;
2542
2543         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2544         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2545         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2546         pv->pv_va = va;
2547         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2548 }
2549
2550 /*
2551  * Conditionally create a pv entry.
2552  */
2553 static boolean_t
2554 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2555 {
2556         pv_entry_t pv;
2557
2558         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2559         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2560         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2561             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2562                 pv->pv_va = va;
2563                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2564                 return (TRUE);
2565         } else
2566                 return (FALSE);
2567 }
2568
2569 /*
2570  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2571  */
2572 static boolean_t
2573 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2574 {
2575         struct md_page *pvh;
2576         pv_entry_t pv;
2577
2578         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2579         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2580             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2581                 pv->pv_va = va;
2582                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2583                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2584                 return (TRUE);
2585         } else
2586                 return (FALSE);
2587 }
2588
2589 /*
2590  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2591  */
2592 static void
2593 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2594 {
2595         pt_entry_t *pte;
2596
2597         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2598                 *pte = newpte;  
2599                 newpte += PAGE_SIZE;
2600         }
2601 }
2602
2603 /*
2604  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2605  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2606  */
2607 static boolean_t
2608 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2609 {
2610         pd_entry_t newpde, oldpde;
2611         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2612         vm_paddr_t mptepa;
2613         vm_page_t mpte;
2614         struct spglist free;
2615
2616         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2617         oldpde = *pde;
2618         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2619             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2620         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2621             NULL) {
2622                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2623                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2624                     " is missing"));
2625
2626                 /*
2627                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2628                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2629                  * allocation of the new page table page fails.
2630                  */
2631                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2632                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2633                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2634                         SLIST_INIT(&free);
2635                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2636                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2637                         pmap_free_zero_pages(&free);
2638                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2639                             " in pmap %p", va, pmap);
2640                         return (FALSE);
2641                 }
2642                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2643                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2644         }
2645         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2646
2647         /*
2648          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2649          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2650          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2651          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2652          */
2653         if (va >= KERNBASE)
2654                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2655         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2656                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2657                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2658 #ifdef SMP
2659                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2660 #endif
2661                         invlcaddr(PADDR1);
2662                         PMAP1changed++;
2663                 } else
2664 #ifdef SMP
2665                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2666                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2667                         invlcaddr(PADDR1);
2668                         PMAP1changedcpu++;
2669                 } else
2670 #endif
2671                         PMAP1unchanged++;
2672                 firstpte = PADDR1;
2673         } else {
2674                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2675                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2676                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2677                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2678                 }
2679                 firstpte = PADDR2;
2680         }
2681         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2682         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2683             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2684         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2685             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2686         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2687         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2688                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2689
2690         /*
2691          * If the page table page is new, initialize it.
2692          */
2693         if (mpte->wire_count == 1) {
2694                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2695                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2696         }
2697         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2698             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2699             " addresses"));
2700
2701         /*
2702          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2703          * entries.
2704          */ 
2705         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2706                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2707         
2708         /*
2709          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2710          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2711          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2712          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2713          * the read above and the store below. 
2714          */
2715         if (workaround_erratum383)
2716                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2717         else if (pmap == kernel_pmap)
2718                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2719         else
2720                 pde_store(pde, newpde); 
2721         if (firstpte == PADDR2)
2722                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2723
2724         /*
2725          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2726          */
2727         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2728
2729         /*
2730          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2731          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2732          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2733          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2734          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2735          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2736          * the 2mpage to referencing the page table page.
2737          */
2738         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2739                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2740
2741         pmap_pde_demotions++;
2742         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2743             " in pmap %p", va, pmap);
2744         return (TRUE);
2745 }
2746
2747 /*
2748  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2749  */
2750 static void
2751 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2752 {
2753         pd_entry_t newpde;
2754         vm_paddr_t mptepa;
2755         vm_page_t mpte;
2756
2757         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2758         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2759         if (mpte == NULL)
2760                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2761
2762         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2763         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2764
2765         /*
2766          * Initialize the page table page.
2767          */
2768         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2769
2770         /*
2771          * Remove the mapping.
2772          */
2773         if (workaround_erratum383)
2774                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2775         else 
2776                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2777
2778         /*
2779          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2780          */
2781         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2782 }
2783
2784 /*
2785  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2786  */
2787 static void
2788 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2789     struct spglist *free)
2790 {
2791         struct md_page *pvh;
2792         pd_entry_t oldpde;
2793         vm_offset_t eva, va;
2794         vm_page_t m, mpte;
2795
2796         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2797         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2798             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2799         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2800         if (oldpde & PG_W)
2801                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2802
2803         /*
2804          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2805          * PG_G.
2806          */
2807         if (oldpde & PG_G)
2808                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2809         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2810         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2811                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2812                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2813                 eva = sva + NBPDR;
2814                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2815                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2816                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2817                                 vm_page_dirty(m);
2818                         if (oldpde & PG_A)
2819                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2820                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2821                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2822                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2823                 }
2824         }
2825         if (pmap == kernel_pmap) {
2826                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2827         } else {
2828                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2829                 if (mpte != NULL) {
2830                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2831                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2832                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2833                         mpte->wire_count = 0;
2834                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2835                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2836                 }
2837         }
2838 }
2839
2840 /*
2841  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2842  */
2843 static int
2844 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2845     struct spglist *free)
2846 {
2847         pt_entry_t oldpte;
2848         vm_page_t m;
2849
2850         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2851         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2852         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2853         KASSERT(oldpte != 0,
2854             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2855         if (oldpte & PG_W)
2856                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2857         /*
2858          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2859          * PG_G.
2860          */
2861         if (oldpte & PG_G)
2862                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2863         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2864         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2865                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2866                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2867                         vm_page_dirty(m);
2868                 if (oldpte & PG_A)
2869                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2870                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2871         }
2872         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Remove a single page from a process address space
2877  */
2878 static void
2879 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2880 {
2881         pt_entry_t *pte;
2882
2883         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2884         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2885         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2886         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2887                 return;
2888         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2889         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2890 }
2891
2892 /*
2893  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2894  *
2895  *      It is assumed that the start and end are properly
2896  *      rounded to the page size.
2897  */
2898 void
2899 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2900 {
2901         vm_offset_t pdnxt;
2902         pd_entry_t ptpaddr;
2903         pt_entry_t *pte;
2904         struct spglist free;
2905         int anyvalid;
2906
2907         /*
2908          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2909          */
2910         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2911                 return;
2912
2913         anyvalid = 0;
2914         SLIST_INIT(&free);
2915
2916         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2917         sched_pin();
2918         PMAP_LOCK(pmap);
2919
2920         /*
2921          * special handling of removing one page.  a very
2922          * common operation and easy to short circuit some
2923          * code.
2924          */
2925         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2926             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2927                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2928                 goto out;
2929         }
2930
2931         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2932                 u_int pdirindex;
2933
2934                 /*
2935                  * Calculate index for next page table.
2936                  */
2937                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2938                 if (pdnxt < sva)
2939                         pdnxt = eva;
2940                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2941                         break;
2942
2943                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2944                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2945
2946                 /*
2947                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2948                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2949                  */
2950                 if (ptpaddr == 0)
2951                         continue;
2952
2953                 /*
2954                  * Check for large page.
2955                  */
2956                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2957                         /*
2958                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2959                          * demote the mapping and fall through.
2960                          */
2961                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2962                                 /*
2963                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2964                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2965                                  */
2966                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2967                                         anyvalid = 1;
2968                                 pmap_remove_pde(pmap,
2969                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2970                                 continue;
2971                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2972                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2973                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2974                                 continue;
2975                         }
2976                 }
2977
2978                 /*
2979                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2980                  * by the current page table page, or to the end of the
2981                  * range being removed.
2982                  */
2983                 if (pdnxt > eva)
2984                         pdnxt = eva;
2985
2986                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2987                     sva += PAGE_SIZE) {
2988                         if (*pte == 0)
2989                                 continue;
2990
2991                         /*
2992                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2993                          * by pmap_remove_pte().
2994                          */
2995                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2996                                 anyvalid = 1;
2997                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2998                                 break;
2999                 }
3000         }
3001 out:
3002         sched_unpin();
3003         if (anyvalid)
3004                 pmap_invalidate_all(pmap);
3005         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3006         PMAP_UNLOCK(pmap);
3007         pmap_free_zero_pages(&free);
3008 }
3009
3010 /*
3011  *      Routine:        pmap_remove_all
3012  *      Function:
3013  *              Removes this physical page from
3014  *              all physical maps in which it resides.
3015  *              Reflects back modify bits to the pager.
3016  *
3017  *      Notes:
3018  *              Original versions of this routine were very
3019  *              inefficient because they iteratively called
3020  *              pmap_remove (slow...)
3021  */
3022
3023 void
3024 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3025 {
3026         struct md_page *pvh;
3027         pv_entry_t pv;
3028         pmap_t pmap;
3029         pt_entry_t *pte, tpte;
3030         pd_entry_t *pde;
3031         vm_offset_t va;
3032         struct spglist free;
3033
3034         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3035             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3036         SLIST_INIT(&free);
3037         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3038         sched_pin();
3039         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3040                 goto small_mappings;
3041         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3042         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3043                 va = pv->pv_va;
3044                 pmap = PV_PMAP(pv);
3045                 PMAP_LOCK(pmap);
3046                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3047                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3048                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3049         }
3050 small_mappings:
3051         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3052                 pmap = PV_PMAP(pv);
3053                 PMAP_LOCK(pmap);
3054                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3055                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3056                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3057                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3058                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3059                 tpte = pte_load_clear(pte);
3060                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3061                     pmap, pv->pv_va));
3062                 if (tpte & PG_W)
3063                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3064                 if (tpte & PG_A)
3065                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3066
3067                 /*
3068                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3069                  */
3070                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3071                         vm_page_dirty(m);
3072                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3073                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3074                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3075                 free_pv_entry(pmap, pv);
3076                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3077         }
3078         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3079         sched_unpin();
3080         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3081         pmap_free_zero_pages(&free);
3082 }
3083
3084 /*
3085  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3086  */
3087 static boolean_t
3088 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3089 {
3090         pd_entry_t newpde, oldpde;
3091         vm_offset_t eva, va;
3092         vm_page_t m;
3093         boolean_t anychanged;
3094
3095         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3096         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3097             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3098         anychanged = FALSE;
3099 retry:
3100         oldpde = newpde = *pde;
3101         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3102                 eva = sva + NBPDR;
3103                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3104                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3105                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3106                                 vm_page_dirty(m);
3107         }
3108         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3109                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3110 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3111         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3112                 newpde |= pg_nx;
3113 #endif
3114         if (newpde != oldpde) {
3115                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3116                         goto retry;
3117                 if (oldpde & PG_G)
3118                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3119                 else
3120                         anychanged = TRUE;
3121         }
3122         return (anychanged);
3123 }
3124
3125 /*
3126  *      Set the physical protection on the
3127  *      specified range of this map as requested.
3128  */
3129 void
3130 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3131 {
3132         vm_offset_t pdnxt;
3133         pd_entry_t ptpaddr;
3134         pt_entry_t *pte;
3135         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3136
3137         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3138         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3139                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3140                 return;
3141         }
3142
3143 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3144         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3145             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3146                 return;
3147 #else
3148         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3149                 return;
3150 #endif
3151
3152         if (pmap_is_current(pmap))
3153                 pv_lists_locked = FALSE;
3154         else {
3155                 pv_lists_locked = TRUE;
3156 resume:
3157                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3158                 sched_pin();
3159         }
3160         anychanged = FALSE;
3161
3162         PMAP_LOCK(pmap);
3163         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3164                 pt_entry_t obits, pbits;
3165                 u_int pdirindex;
3166
3167                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3168                 if (pdnxt < sva)
3169                         pdnxt = eva;
3170
3171                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3172                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3173
3174                 /*
3175                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3176                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3177                  */
3178                 if (ptpaddr == 0)
3179                         continue;
3180
3181                 /*
3182                  * Check for large page.
3183                  */
3184                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3185                         /*
3186                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3187                          * demote the mapping and fall through.
3188                          */
3189                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3190                                 /*
3191                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3192                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3193                                  */
3194                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3195                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3196                                         anychanged = TRUE;
3197                                 continue;
3198                         } else {
3199                                 if (!pv_lists_locked) {
3200                                         pv_lists_locked = TRUE;
3201                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3202                                                 if (anychanged)
3203                                                         pmap_invalidate_all(
3204                                                             pmap);
3205                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3206                                                 goto resume;
3207                                         }
3208                                         sched_pin();
3209                                 }
3210                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3211                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3212                                         /*
3213                                          * The large page mapping was
3214                                          * destroyed.
3215                                          */
3216                                         continue;
3217                                 }
3218                         }
3219                 }
3220
3221                 if (pdnxt > eva)
3222                         pdnxt = eva;
3223
3224                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3225                     sva += PAGE_SIZE) {
3226                         vm_page_t m;
3227
3228 retry:
3229                         /*
3230                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3231                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3232                          * significant 32 bits.
3233                          */
3234                         obits = pbits = *pte;
3235                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3236                                 continue;
3237
3238                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3239                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3240                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3241                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3242                                         vm_page_dirty(m);
3243                                 }
3244                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3245                         }
3246 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3247                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3248                                 pbits |= pg_nx;
3249 #endif
3250
3251                         if (pbits != obits) {
3252 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3253                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3254                                         goto retry;
3255 #else
3256                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3257                                     pbits))
3258                                         goto retry;
3259 #endif
3260                                 if (obits & PG_G)
3261                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3262                                 else
3263                                         anychanged = TRUE;
3264                         }
3265                 }
3266         }
3267         if (anychanged)
3268                 pmap_invalidate_all(pmap);
3269         if (pv_lists_locked) {
3270                 sched_unpin();
3271                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3272         }
3273         PMAP_UNLOCK(pmap);
3274 }
3275
3276 /*
3277  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3278  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3279  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3280  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3281  * mappings must have identical characteristics.
3282  *
3283  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3284  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3285  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3286  * pmap.
3287  */
3288 static void
3289 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3290 {
3291         pd_entry_t newpde;
3292         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3293         vm_offset_t oldpteva;
3294         vm_page_t mpte;
3295
3296         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3297
3298         /*
3299          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3300          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3301          * within a 2- or 4MB page.
3302          */
3303         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3304 setpde:
3305         newpde = *firstpte;
3306         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3307                 pmap_pde_p_failures++;
3308                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3309                     " in pmap %p", va, pmap);
3310                 return;
3311         }
3312         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3313                 pmap_pde_p_failures++;
3314                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3315                     " in pmap %p", va, pmap);
3316                 return;
3317         }
3318         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3319                 /*
3320                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3321                  * a TLB invalidation.
3322                  */
3323                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3324                     ~PG_RW))  
3325                         goto setpde;
3326                 newpde &= ~PG_RW;
3327         }
3328
3329         /* 
3330          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3331          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3332          * characteristics to the first PTE.
3333          */
3334         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3335         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3336 setpte:
3337                 oldpte = *pte;
3338                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3339                         pmap_pde_p_failures++;
3340                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3341                             " in pmap %p", va, pmap);
3342                         return;
3343                 }
3344                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3345                         /*
3346                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3347                          * without a TLB invalidation.
3348                          */
3349                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3350                             oldpte & ~PG_RW))
3351                                 goto setpte;
3352                         oldpte &= ~PG_RW;
3353                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3354                             (va & ~PDRMASK);
3355                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3356                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3357                 }
3358                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3359                         pmap_pde_p_failures++;
3360                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3361                             " in pmap %p", va, pmap);
3362                         return;
3363                 }
3364                 pa -= PAGE_SIZE;
3365         }
3366
3367         /*
3368          * Save the page table page in its current state until the PDE
3369          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3370          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3371          */
3372         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3373         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3374             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3375             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3376         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3377             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3378         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3379                 pmap_pde_p_failures++;
3380                 CTR2(KTR_PMAP,
3381                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3382                     pmap);
3383                 return;
3384         }
3385
3386         /*
3387          * Promote the pv entries.
3388          */
3389         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3390                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3391
3392         /*
3393          * Propagate the PAT index to its proper position.
3394          */
3395         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3396                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3397
3398         /*
3399          * Map the superpage.
3400          */
3401         if (workaround_erratum383)
3402                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3403         else if (pmap == kernel_pmap)
3404                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3405         else
3406                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3407
3408         pmap_pde_promotions++;
3409         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3410             " in pmap %p", va, pmap);
3411 }
3412
3413 /*
3414  *      Insert the given physical page (p) at
3415  *      the specified virtual address (v) in the
3416  *      target physical map with the protection requested.
3417  *
3418  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3419  *      that the related pte can not be reclaimed.
3420  *
3421  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3422  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3423  *      insert this page into the given map NOW.
3424  */
3425 int
3426 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3427     u_int flags, int8_t psind)
3428 {
3429         pd_entry_t *pde;
3430         pt_entry_t *pte;
3431         pt_entry_t newpte, origpte;
3432         pv_entry_t pv;
3433         vm_paddr_t opa, pa;
3434         vm_page_t mpte, om;
3435         boolean_t invlva, wired;
3436
3437         va = trunc_page(va);
3438         mpte = NULL;
3439         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3440
3441         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3442         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3443             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3444             va));
3445         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3446                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3447
3448         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3449         PMAP_LOCK(pmap);
3450         sched_pin();
3451
3452         pde = pmap_pde(pmap, va);
3453         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3454                 /*
3455                  * va is for UVA.
3456                  * In the case that a page table page is not resident,
3457                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3458                  * demotion.
3459                  */
3460                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3461                 if (mpte == NULL) {
3462                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3463                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3464                         sched_unpin();
3465                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3466                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3467                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3468                 }
3469         } else {
3470                 /*
3471                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3472                  * to install a page table page.  PG_V is also
3473                  * asserted by pmap_demote_pde().
3474                  */
3475                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3476                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3477                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3478                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3479                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3480         }
3481         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3482
3483         /*
3484          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3485          * happen.  We should have either allocated the page table
3486          * page or demoted the existing mapping above.
3487          */
3488         if (pte == NULL) {
3489                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3490                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3491         }
3492
3493         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3494         om = NULL;
3495         origpte = *pte;
3496         opa = origpte & PG_FRAME;
3497
3498         /*
3499          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3500          */
3501         if (origpte && (opa == pa)) {
3502                 /*
3503                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3504                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3505                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3506                  * the PT page will be also.
3507                  */
3508                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3509                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3510                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3511                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3512
3513                 /*
3514                  * Remove extra pte reference
3515                  */
3516                 if (mpte)
3517                         mpte->wire_count--;
3518
3519                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3520                         om = m;
3521                         pa |= PG_MANAGED;
3522                 }
3523                 goto validate;
3524         } 
3525
3526         pv = NULL;
3527
3528         /*
3529          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3530          * handle validating new mapping.
3531          */
3532         if (opa) {
3533                 if (origpte & PG_W)
3534                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3535                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3536                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3537                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3538                 }
3539                 if (mpte != NULL) {
3540                         mpte->wire_count--;
3541                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3542                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3543                              " va: 0x%x", va));
3544                 }
3545         } else
3546                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3547
3548         /*
3549          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3550          */
3551         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3552                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3553                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3554                 if (pv == NULL)
3555                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3556                 pv->pv_va = va;
3557                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3558                 pa |= PG_MANAGED;
3559         } else if (pv != NULL)
3560                 free_pv_entry(pmap, pv);
3561
3562         /*
3563          * Increment counters
3564          */
3565         if (wired)
3566                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3567
3568 validate:
3569         /*
3570          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3571          */
3572         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3573         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3574                 newpte |= PG_RW;
3575                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3576                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3577         }
3578 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3579         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3580                 newpte |= pg_nx;
3581 #endif
3582         if (wired)
3583                 newpte |= PG_W;
3584         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3585                 newpte |= PG_U;
3586         if (pmap == kernel_pmap)
3587                 newpte |= pgeflag;
3588
3589         /*
3590          * if the mapping or permission bits are different, we need
3591          * to update the pte.
3592          */
3593         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3594                 newpte |= PG_A;
3595                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3596                         newpte |= PG_M;
3597                 if (origpte & PG_V) {
3598                         invlva = FALSE;
3599                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3600                         if (origpte & PG_A) {
3601                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3602                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3603                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3604                                         invlva = TRUE;
3605 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3606                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3607                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3608                                         invlva = TRUE;
3609 #endif
3610                         }
3611                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3612                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3613                                         vm_page_dirty(om);
3614                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3615                                         invlva = TRUE;
3616                         }
3617                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3618                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3619                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3620                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3621                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3622                         if (invlva)
3623                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3624                 } else
3625                         pte_store(pte, newpte);
3626         }
3627
3628         /*
3629          * If both the page table page and the reservation are fully
3630          * populated, then attempt promotion.
3631          */
3632         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3633             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3634             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3635                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3636
3637         sched_unpin();
3638         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3639         PMAP_UNLOCK(pmap);
3640         return (KERN_SUCCESS);
3641 }
3642
3643 /*
3644  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3645  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3646  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3647  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3648  */
3649 static boolean_t
3650 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3651 {
3652         pd_entry_t *pde, newpde;
3653
3654         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3655         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3656         pde = pmap_pde(pmap, va);
3657         if (*pde != 0) {
3658                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3659                     " in pmap %p", va, pmap);
3660                 return (FALSE);
3661         }
3662         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3663             PG_PS | PG_V;
3664         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3665                 newpde |= PG_MANAGED;
3666
3667                 /*
3668                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3669                  */
3670                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3671                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3672                             " in pmap %p", va, pmap);
3673                         return (FALSE);
3674                 }
3675         }
3676 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3677         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3678                 newpde |= pg_nx;
3679 #endif
3680         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3681                 newpde |= PG_U;
3682
3683         /*
3684          * Increment counters.
3685          */
3686         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3687
3688         /*
3689          * Map the superpage.
3690          */
3691         pde_store(pde, newpde);
3692
3693         pmap_pde_mappings++;
3694         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3695             " in pmap %p", va, pmap);
3696         return (TRUE);
3697 }
3698
3699 /*
3700  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3701  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3702  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3703  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3704  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3705  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3706  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3707  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3708  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3709  * corresponding offset from m_start are mapped.
3710  */
3711 void
3712 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3713     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3714 {
3715         vm_offset_t va;
3716         vm_page_t m, mpte;
3717         vm_pindex_t diff, psize;
3718
3719         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3720
3721         psize = atop(end - start);
3722         mpte = NULL;
3723         m = m_start;
3724         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3725         PMAP_LOCK(pmap);
3726         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3727                 va = start + ptoa(diff);
3728                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3729                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3730                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3731                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3732                 else
3733                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3734                             mpte);
3735                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3736         }
3737         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3738         PMAP_UNLOCK(pmap);
3739 }
3740
3741 /*
3742  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3743  * 1. Current pmap & pmap exists.
3744  * 2. Not wired.
3745  * 3. Read access.
3746  * 4. No page table pages.
3747  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3748  */
3749
3750 void
3751 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3752 {
3753
3754         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3755         PMAP_LOCK(pmap);
3756         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3757         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3758         PMAP_UNLOCK(pmap);
3759 }
3760
3761 static vm_page_t
3762 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3763     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3764 {
3765         pt_entry_t *pte;
3766         vm_paddr_t pa;
3767         struct spglist free;
3768
3769         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3770             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3771             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3772         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3773         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3774
3775         /*
3776          * In the case that a page table page is not
3777          * resident, we are creating it here.
3778          */
3779         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3780                 u_int ptepindex;
3781                 pd_entry_t ptepa;
3782
3783                 /*
3784                  * Calculate pagetable page index
3785                  */
3786                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3787                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3788                         mpte->wire_count++;
3789                 } else {
3790                         /*
3791                          * Get the page directory entry
3792                          */
3793                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3794
3795                         /*
3796                          * If the page table page is mapped, we just increment
3797                          * the hold count, and activate it.
3798                          */
3799                         if (ptepa) {
3800                                 if (ptepa & PG_PS)
3801                                         return (NULL);
3802                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3803                                 mpte->wire_count++;
3804                         } else {
3805                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3806                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3807                                 if (mpte == NULL)
3808                                         return (mpte);
3809                         }
3810                 }
3811         } else {
3812                 mpte = NULL;
3813         }
3814
3815         /*
3816          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3817          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3818          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3819          * But that isn't as quick as vtopte.
3820          */
3821         pte = vtopte(va);
3822         if (*pte) {
3823                 if (mpte != NULL) {
3824                         mpte->wire_count--;
3825                         mpte = NULL;
3826                 }
3827                 return (mpte);
3828         }
3829
3830         /*
3831          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3832          */
3833         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3834             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3835                 if (mpte != NULL) {
3836                         SLIST_INIT(&free);
3837                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3838                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3839                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3840                         }
3841                         
3842                         mpte = NULL;
3843                 }
3844                 return (mpte);
3845         }
3846
3847         /*
3848          * Increment counters
3849          */
3850         pmap->pm_stats.resident_count++;
3851
3852         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3853 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3854         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3855                 pa |= pg_nx;
3856 #endif
3857
3858         /*
3859          * Now validate mapping with RO protection
3860          */
3861         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3862                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3863         else
3864                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3865         return (mpte);
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3870  * to be used for panic dumps.
3871  */
3872 void *
3873 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3874 {
3875         vm_offset_t va;
3876
3877         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3878         pmap_kenter(va, pa);
3879         invlpg(va);
3880         return ((void *)crashdumpmap);
3881 }
3882
3883 /*
3884  * This code maps large physical mmap regions into the
3885  * processor address space.  Note that some shortcuts
3886  * are taken, but the code works.
3887  */
3888 void
3889 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3890     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3891 {
3892         pd_entry_t *pde;
3893         vm_paddr_t pa, ptepa;
3894         vm_page_t p;
3895         int pat_mode;
3896
3897         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3898         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3899             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3900         if (pseflag && 
3901             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3902                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3903                         return;
3904                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3905                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3906                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3907                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3908
3909                 /*
3910                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3911                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3912                  */
3913                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3914                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3915                         return;
3916
3917                 /*
3918                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3919                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3920                  * memory attributes.
3921                  */
3922                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3923                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3924                     pa += PAGE_SIZE) {
3925                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3926                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3927                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3928                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3929                                 return;
3930                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3931                 }
3932
3933                 /*
3934                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3935                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3936                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3937                  */
3938                 PMAP_LOCK(pmap);
3939                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3940                     size; pa += NBPDR) {
3941                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3942                         if (*pde == 0) {
3943                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3944                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3945                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3946                                     PAGE_SIZE;
3947                                 pmap_pde_mappings++;
3948                         }
3949                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3950                         addr += NBPDR;
3951                 }
3952                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3953         }
3954 }
3955
3956 /*
3957  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3958  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3959  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3960  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3961  *
3962  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3963  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3964  */
3965 void
3966 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3967 {
3968         vm_offset_t pdnxt;
3969         pd_entry_t *pde;
3970         pt_entry_t *pte;
3971         boolean_t pv_lists_locked;
3972
3973         if (pmap_is_current(pmap))
3974                 pv_lists_locked = FALSE;
3975         else {
3976                 pv_lists_locked = TRUE;
3977 resume:
3978                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3979                 sched_pin();
3980         }
3981         PMAP_LOCK(pmap);
3982         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3983                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3984                 if (pdnxt < sva)
3985                         pdnxt = eva;
3986                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3987                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3988                         continue;
3989                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3990                         if ((*pde & PG_W) == 0)
3991                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
3992                                     (uintmax_t)*pde);
3993
3994                         /*
3995                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
3996                          * demote the mapping and fall through.
3997                          */
3998                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3999                                 /*
4000                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4001                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4002                                  * significant 32 bits.
4003                                  */
4004                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4005                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4006                                     PAGE_SIZE;
4007                                 continue;
4008                         } else {
4009                                 if (!pv_lists_locked) {
4010                                         pv_lists_locked = TRUE;
4011                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4012                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4013                                                 /* Repeat sva. */
4014                                                 goto resume;
4015                                         }
4016                                         sched_pin();
4017                                 }
4018                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4019                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4020                         }
4021                 }
4022                 if (pdnxt > eva)
4023                         pdnxt = eva;
4024                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4025                     sva += PAGE_SIZE) {
4026                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4027                                 continue;
4028                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4029                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4030                                     (uintmax_t)*pte);
4031
4032                         /*
4033                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4034                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4035                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4036                          *
4037                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4038                          */
4039                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4040                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4041                 }
4042         }
4043         if (pv_lists_locked) {
4044                 sched_unpin();
4045                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4046         }
4047         PMAP_UNLOCK(pmap);
4048 }
4049
4050
4051 /*
4052  *      Copy the range specified by src_addr/len
4053  *      from the source map to the range dst_addr/len
4054  *      in the destination map.
4055  *
4056  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4057  */
4058
4059 void
4060 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4061     vm_offset_t src_addr)
4062 {
4063         struct spglist free;
4064         vm_offset_t addr;
4065         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4066         vm_offset_t pdnxt;
4067
4068         if (dst_addr != src_addr)
4069                 return;
4070
4071         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4072                 return;
4073
4074         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4075         if (dst_pmap < src_pmap) {
4076                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4077                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4078         } else {
4079                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4080                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4081         }
4082         sched_pin();
4083         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4084                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4085                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4086                 pd_entry_t srcptepaddr;
4087                 u_int ptepindex;
4088
4089                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4090                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4091
4092                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4093                 if (pdnxt < addr)
4094                         pdnxt = end_addr;
4095                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4096
4097                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4098                 if (srcptepaddr == 0)
4099                         continue;
4100                         
4101                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4102                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4103                                 continue;
4104                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4105                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4106                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4107                             PG_PS_FRAME))) {
4108                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4109                                     ~PG_W;
4110                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4111                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4112                                 pmap_pde_mappings++;
4113                         }
4114                         continue;
4115                 }
4116
4117                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4118                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4119                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4120
4121                 if (pdnxt > end_addr)
4122                         pdnxt = end_addr;
4123
4124                 src_pte = vtopte(addr);
4125                 while (addr < pdnxt) {
4126                         pt_entry_t ptetemp;
4127                         ptetemp = *src_pte;
4128                         /*
4129                          * we only virtual copy managed pages
4130                          */
4131                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4132                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4133                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4134                                 if (dstmpte == NULL)
4135                                         goto out;
4136                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4137                                 if (*dst_pte == 0 &&
4138                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4139                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4140                                         /*
4141                                          * Clear the wired, modified, and
4142                                          * accessed (referenced) bits
4143                                          * during the copy.
4144                                          */
4145                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4146                                             PG_A);
4147                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4148                                 } else {
4149                                         SLIST_INIT(&free);
4150                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4151                                             &free)) {
4152                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4153                                                     addr);
4154                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4155                                         }
4156                                         goto out;
4157                                 }
4158                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4159                                         break;
4160                         }
4161                         addr += PAGE_SIZE;
4162                         src_pte++;
4163                 }
4164         }
4165 out:
4166         sched_unpin();
4167         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4168         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4169         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4170 }       
4171
4172 /*
4173  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4174  */
4175 static __inline void
4176 pagezero(void *page)
4177 {
4178 #if defined(I686_CPU)
4179         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4180 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4181                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4182                         sse2_pagezero(page);
4183                 else
4184 #endif
4185                         i686_pagezero(page);
4186         } else
4187 #endif
4188                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4189 }
4190
4191 /*
4192  * Zero the specified hardware page.
4193  */
4194 void
4195 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4196 {
4197         struct sysmaps *sysmaps;
4198
4199         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4200         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4201         if (*sysmaps->CMAP2)
4202                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4203         sched_pin();
4204         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4205             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4206         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4207         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4208         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4209         sched_unpin();
4210         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4211 }
4212
4213 /*
4214  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4215  * cover an area beyond a single hardware page.
4216  */
4217 void
4218 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4219 {
4220         struct sysmaps *sysmaps;
4221
4222         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4223         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4224         if (*sysmaps->CMAP2)
4225                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4226         sched_pin();
4227         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4228             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4229         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4230         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4231                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4232         else
4233                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4234         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4235         sched_unpin();
4236         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4237 }
4238
4239 /*
4240  * Copy 1 specified hardware page to another.
4241  */
4242 void
4243 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4244 {
4245         struct sysmaps *sysmaps;
4246
4247         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4248         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4249         if (*sysmaps->CMAP1)
4250                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4251         if (*sysmaps->CMAP2)
4252                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4253         sched_pin();
4254         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4255             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4256         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4257         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4258             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4259         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4260         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4261         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4262         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4263         sched_unpin();
4264         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4265 }
4266
4267 int unmapped_buf_allowed = 1;
4268
4269 void
4270 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4271     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4272 {
4273         struct sysmaps *sysmaps;
4274         vm_page_t a_pg, b_pg;
4275         char *a_cp, *b_cp;
4276         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4277         int cnt;
4278
4279         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4280         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4281         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4282                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4283         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4284                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4285         sched_pin();
4286         while (xfersize > 0) {
4287                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4288                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4289                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4290                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4291                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4292                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4293                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4294                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4295                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4296                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4297                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4298                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4299                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4300                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4301                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4302                 a_offset += cnt;
4303                 b_offset += cnt;
4304                 xfersize -= cnt;
4305         }
4306         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4307         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4308         sched_unpin();
4309         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4310 }
4311
4312 /*
4313  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4314  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4315  * be changed upwards or downwards in the future; it
4316  * is only necessary that true be returned for a small
4317  * subset of pmaps for proper page aging.
4318  */
4319 boolean_t
4320 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4321 {
4322         struct md_page *pvh;
4323         pv_entry_t pv;
4324         int loops = 0;
4325         boolean_t rv;
4326
4327         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4328             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4329         rv = FALSE;
4330         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4331         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4332                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4333                         rv = TRUE;
4334                         break;
4335                 }
4336                 loops++;
4337                 if (loops >= 16)
4338                         break;
4339         }
4340         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4341                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4342                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4343                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4344                                 rv = TRUE;
4345                                 break;
4346                         }
4347                         loops++;
4348                         if (loops >= 16)
4349                                 break;
4350                 }
4351         }
4352         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4353         return (rv);
4354 }
4355
4356 /*
4357  *      pmap_page_wired_mappings:
4358  *
4359  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4360  *      that are wired.
4361  */
4362 int
4363 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4364 {
4365         int count;
4366
4367         count = 0;
4368         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4369                 return (count);
4370         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4371         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4372         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4373             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4374                 count);
4375         }
4376         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4377         return (count);
4378 }
4379
4380 /*
4381  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4382  *
4383  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4384  */
4385 static int
4386 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4387 {
4388         pmap_t pmap;
4389         pt_entry_t *pte;
4390         pv_entry_t pv;
4391
4392         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4393         sched_pin();
4394         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4395                 pmap = PV_PMAP(pv);
4396                 PMAP_LOCK(pmap);
4397                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4398                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4399                         count++;
4400                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4401         }
4402         sched_unpin();
4403         return (count);
4404 }
4405
4406 /*
4407  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4408  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4409  */
4410 boolean_t
4411 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4412 {
4413         boolean_t rv;
4414
4415         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4416                 return (FALSE);
4417         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4418         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4419             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4420             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4421         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4422         return (rv);
4423 }
4424
4425 /*
4426  * Remove all pages from specified address space
4427  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4428  * is special cased for current process only, but
4429  * can have the more generic (and slightly slower)
4430  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4431  * in the case of running down an entire address space.
4432  */
4433 void
4434 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4435 {
4436         pt_entry_t *pte, tpte;
4437         vm_page_t m, mpte, mt;
4438         pv_entry_t pv;
4439         struct md_page *pvh;
4440         struct pv_chunk *pc, *npc;
4441         struct spglist free;
4442         int field, idx;
4443         int32_t bit;
4444         uint32_t inuse, bitmask;
4445         int allfree;
4446
4447         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4448                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4449                 return;
4450         }
4451         SLIST_INIT(&free);
4452         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4453         PMAP_LOCK(pmap);
4454         sched_pin();
4455         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4456                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4457                     pc->pc_pmap));
4458                 allfree = 1;
4459                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4460                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4461                         while (inuse != 0) {
4462                                 bit = bsfl(inuse);
4463                                 bitmask = 1UL << bit;
4464                                 idx = field * 32 + bit;
4465                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4466                                 inuse &= ~bitmask;
4467
4468                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4469                                 tpte = *pte;
4470                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4471                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4472                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4473                                 }
4474
4475                                 if (tpte == 0) {
4476                                         printf(
4477                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4478                                             pte, pv->pv_va);
4479                                         panic("bad pte");
4480                                 }
4481
4482 /*
4483  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4484  */
4485                                 if (tpte & PG_W) {
4486                                         allfree = 0;
4487                                         continue;
4488                                 }
4489
4490                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4491                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4492                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4493                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4494                                     (uintmax_t)tpte));
4495
4496                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4497                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4498                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4499                                     (uintmax_t)tpte));
4500
4501                                 pte_clear(pte);
4502
4503                                 /*
4504                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4505                                  */
4506                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4507                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4508                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4509                                                         vm_page_dirty(mt);
4510                                         } else
4511                                                 vm_page_dirty(m);
4512                                 }
4513
4514                                 /* Mark free */
4515                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4516                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4517                                 pv_entry_count--;
4518                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4519                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4520                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4521                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4522                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4523                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4524                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4525                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4526                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4527                                         }
4528                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4529                                         if (mpte != NULL) {
4530                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4531                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4532                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4533                                                 mpte->wire_count = 0;
4534                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4535                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4536                                         }
4537                                 } else {
4538                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4539                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4540                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4541                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4542                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4543                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4544                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4545                                         }
4546                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4547                                 }
4548                         }
4549                 }
4550                 if (allfree) {
4551                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4552                         free_pv_chunk(pc);
4553                 }
4554         }
4555         sched_unpin();
4556         pmap_invalidate_all(pmap);
4557         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4558         PMAP_UNLOCK(pmap);
4559         pmap_free_zero_pages(&free);
4560 }
4561
4562 /*
4563  *      pmap_is_modified:
4564  *
4565  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4566  *      in any physical maps.
4567  */
4568 boolean_t
4569 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4570 {
4571         boolean_t rv;
4572
4573         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4574             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4575
4576         /*
4577          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4578          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4579          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4580          */
4581         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4582         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4583                 return (FALSE);
4584         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4585         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4586             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4587             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4588         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4589         return (rv);
4590 }
4591
4592 /*
4593  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4594  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4595  * mappings are supported.
4596  */
4597 static boolean_t
4598 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4599 {
4600         pv_entry_t pv;
4601         pt_entry_t *pte;
4602         pmap_t pmap;
4603         boolean_t rv;
4604
4605         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4606         rv = FALSE;
4607         sched_pin();
4608         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4609                 pmap = PV_PMAP(pv);
4610                 PMAP_LOCK(pmap);
4611                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4612                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4613                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4614                 if (rv)
4615                         break;
4616         }
4617         sched_unpin();
4618         return (rv);
4619 }
4620
4621 /*
4622  *      pmap_is_prefaultable:
4623  *
4624  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4625  *      for prefault.
4626  */
4627 boolean_t
4628 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4629 {
4630         pd_entry_t *pde;
4631         pt_entry_t *pte;
4632         boolean_t rv;
4633
4634         rv = FALSE;
4635         PMAP_LOCK(pmap);
4636         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4637         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4638                 pte = vtopte(addr);
4639                 rv = *pte == 0;
4640         }
4641         PMAP_UNLOCK(pmap);
4642         return (rv);
4643 }
4644
4645 /*
4646  *      pmap_is_referenced:
4647  *
4648  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4649  *      in any physical maps.
4650  */
4651 boolean_t
4652 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4653 {
4654         boolean_t rv;
4655
4656         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4657             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4658         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4659         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4660             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4661             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4662         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4663         return (rv);
4664 }
4665
4666 /*
4667  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4668  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4669  */
4670 static boolean_t
4671 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4672 {
4673         pv_entry_t pv;
4674         pt_entry_t *pte;
4675         pmap_t pmap;
4676         boolean_t rv;
4677
4678         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4679         rv = FALSE;
4680         sched_pin();
4681         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4682                 pmap = PV_PMAP(pv);
4683                 PMAP_LOCK(pmap);
4684                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4685                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4686                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4687                 if (rv)
4688                         break;
4689         }
4690         sched_unpin();
4691         return (rv);
4692 }
4693
4694 /*
4695  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4696  */
4697 void
4698 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4699 {
4700         struct md_page *pvh;
4701         pv_entry_t next_pv, pv;
4702         pmap_t pmap;
4703         pd_entry_t *pde;
4704         pt_entry_t oldpte, *pte;
4705         vm_offset_t va;
4706
4707         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4708             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4709
4710         /*
4711          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4712          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4713          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4714          */
4715         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4716         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4717                 return;
4718         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4719         sched_pin();
4720         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4721                 goto small_mappings;
4722         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4723         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4724                 va = pv->pv_va;
4725                 pmap = PV_PMAP(pv);
4726                 PMAP_LOCK(pmap);
4727                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4728                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4729                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4730                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4731         }
4732 small_mappings:
4733         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4734                 pmap = PV_PMAP(pv);
4735                 PMAP_LOCK(pmap);
4736                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4737                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4738                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4739                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4740 retry:
4741                 oldpte = *pte;
4742                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4743                         /*
4744                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4745                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4746                          * significant 32 bits.
4747                          */
4748                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4749                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4750                                 goto retry;
4751                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4752                                 vm_page_dirty(m);
4753                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4754                 }
4755                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4756         }
4757         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4758         sched_unpin();
4759         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4760 }
4761
4762 /*
4763  *      pmap_ts_referenced:
4764  *
4765  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4766  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4767  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4768  *      reference bits set.
4769  *
4770  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4771  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4772  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4773  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4774  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4775  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4776  *      to pmap_is_modified().
4777  */
4778 int
4779 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4780 {
4781         struct md_page *pvh;
4782         pv_entry_t pv, pvf;
4783         pmap_t pmap;
4784         pd_entry_t *pde;
4785         pt_entry_t *pte;
4786         vm_paddr_t pa;
4787         int rtval = 0;
4788
4789         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4790             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4791         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4792         pvh = pa_to_pvh(pa);
4793         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4794         sched_pin();
4795         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4796             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4797                 goto small_mappings;
4798         pv = pvf;
4799         do {
4800                 pmap = PV_PMAP(pv);
4801                 PMAP_LOCK(pmap);
4802                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4803                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4804                         /*
4805                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4806                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4807                          * we only update the 4KB page under test.
4808                          */
4809                         vm_page_dirty(m);
4810                 }
4811                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4812                         /*
4813                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4814                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4815                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4816                          * on the physical page number, the virtual superpage
4817                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4818                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4819                          * reference bit will result in clearing that bit.
4820                          * This function is designed to avoid the selection of
4821                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4822                          *
4823                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4824                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4825                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4826                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4827                          * since the superpage is wired, the current state of
4828                          * its reference bit won't affect page replacement.
4829                          */
4830                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4831                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4832                             (*pde & PG_W) == 0) {
4833                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4834                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4835                         }
4836                         rtval++;
4837                 }
4838                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4839                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4840                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4841                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4842                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4843                 }
4844                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4845                         goto out;
4846         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4847 small_mappings:
4848         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4849                 goto out;
4850         pv = pvf;
4851         do {
4852                 pmap = PV_PMAP(pv);
4853                 PMAP_LOCK(pmap);
4854                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4855                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4856                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4857                     m));
4858                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4859                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4860                         vm_page_dirty(m);
4861                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4862                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4863                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4864                         rtval++;
4865                 }
4866                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4867                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4868                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4869                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4870                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4871                 }
4872         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4873             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4874 out:
4875         sched_unpin();
4876         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4877         return (rtval);
4878 }
4879
4880 /*
4881  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4882  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4883  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4884  */
4885 void
4886 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4887 {
4888         pd_entry_t oldpde, *pde;
4889         pt_entry_t *pte;
4890         vm_offset_t pdnxt;
4891         vm_page_t m;
4892         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4893
4894         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4895                 return;
4896         if (pmap_is_current(pmap))
4897                 pv_lists_locked = FALSE;
4898         else {
4899                 pv_lists_locked = TRUE;
4900 resume:
4901                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4902                 sched_pin();
4903         }
4904         anychanged = FALSE;
4905         PMAP_LOCK(pmap);
4906         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4907                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4908                 if (pdnxt < sva)
4909                         pdnxt = eva;
4910                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4911                 oldpde = *pde;
4912                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4913                         continue;
4914                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4915                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4916                                 continue;
4917                         if (!pv_lists_locked) {
4918                                 pv_lists_locked = TRUE;
4919                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4920                                         if (anychanged)
4921                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4922                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4923                                         goto resume;
4924                                 }
4925                                 sched_pin();
4926                         }
4927                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4928                                 /*
4929                                  * The large page mapping was destroyed.
4930                                  */
4931                                 continue;
4932                         }
4933
4934                         /*
4935                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4936                          * mapping to a single page so that a subsequent
4937                          * access may repromote.  Since the underlying page
4938                          * table page is fully populated, this removal never
4939                          * frees a page table page.
4940                          */
4941                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4942                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4943                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4944                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4945                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4946                                 anychanged = TRUE;
4947                         }
4948                 }
4949                 if (pdnxt > eva)
4950                         pdnxt = eva;
4951                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4952                     sva += PAGE_SIZE) {
4953                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4954                             PG_V))
4955                                 continue;
4956                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4957                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4958                                         /*
4959                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4960                                          * can be avoided by making the page
4961                                          * dirty now.
4962                                          */
4963                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4964                                         vm_page_dirty(m);
4965                                 }
4966                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4967                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4968                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4969                         else
4970                                 continue;
4971                         if ((*pte & PG_G) != 0)
4972                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
4973                         else
4974                                 anychanged = TRUE;
4975                 }
4976         }
4977         if (anychanged)
4978                 pmap_invalidate_all(pmap);
4979         if (pv_lists_locked) {
4980                 sched_unpin();
4981                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4982         }
4983         PMAP_UNLOCK(pmap);
4984 }
4985
4986 /*
4987  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4988  */
4989 void
4990 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4991 {
4992         struct md_page *pvh;
4993         pv_entry_t next_pv, pv;
4994         pmap_t pmap;
4995         pd_entry_t oldpde, *pde;
4996         pt_entry_t oldpte, *pte;
4997         vm_offset_t va;
4998
4999         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5000             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5001         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5002         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5003             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5004
5005         /*
5006          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5007          * If the object containing the page is locked and the page is not
5008          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5009          */
5010         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5011                 return;
5012         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5013         sched_pin();
5014         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5015                 goto small_mappings;
5016         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5017         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5018                 va = pv->pv_va;
5019                 pmap = PV_PMAP(pv);
5020                 PMAP_LOCK(pmap);
5021                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5022                 oldpde = *pde;
5023                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5024                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5025                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5026                                         /*
5027                                          * Write protect the mapping to a
5028                                          * single page so that a subsequent
5029                                          * write access may repromote.
5030                                          */
5031                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5032                                             PG_PS_FRAME);
5033                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5034                                         oldpte = *pte;
5035                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5036                                                 /*
5037                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5038                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5039                                                  * significant 32 bits.
5040                                                  */
5041                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5042                                                     oldpte,
5043                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5044                                                         oldpte = *pte;
5045                                                 vm_page_dirty(m);
5046                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5047                                         }
5048                                 }
5049                         }
5050                 }
5051                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5052         }
5053 small_mappings:
5054         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5055                 pmap = PV_PMAP(pv);
5056                 PMAP_LOCK(pmap);
5057                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5058                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5059                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5060                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5061                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5062                         /*
5063                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5064                          * in size, PG_M is among the least significant
5065                          * 32 bits. 
5066                          */
5067                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5068                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5069                 }
5070                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5071         }
5072         sched_unpin();
5073         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5074 }
5075
5076 /*
5077  * Miscellaneous support routines follow
5078  */
5079
5080 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5081 static __inline void
5082 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5083 {
5084         u_int opte, npte;
5085
5086         /*
5087          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5088          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5089          */
5090         do {
5091                 opte = *(u_int *)pte;
5092                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5093                 npte |= cache_bits;
5094         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5095 }
5096
5097 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5098 static __inline void
5099 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5100 {
5101         u_int opde, npde;
5102
5103         /*
5104          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5105          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5106          */
5107         do {
5108                 opde = *(u_int *)pde;
5109                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5110                 npde |= cache_bits;
5111         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5112 }
5113
5114 /*
5115  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5116  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5117  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5118  * NOT real memory.
5119  */
5120 void *
5121 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5122 {
5123         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5124         vm_offset_t va, offset;
5125         vm_size_t tmpsize;
5126         int i;
5127
5128         offset = pa & PAGE_MASK;
5129         size = round_page(offset + size);
5130         pa = pa & PG_FRAME;
5131
5132         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5133                 va = KERNBASE + pa;
5134         else if (!pmap_initialized) {
5135                 va = 0;
5136                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5137                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5138                         if (ppim->va == 0) {
5139                                 ppim->pa = pa;
5140                                 ppim->sz = size;
5141                                 ppim->mode = mode;
5142                                 ppim->va = virtual_avail;
5143                                 virtual_avail += size;
5144                                 va = ppim->va;
5145                                 break;
5146                         }
5147                 }
5148                 if (va == 0)
5149                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5150         } else {
5151                 /*
5152                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5153                  */
5154                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5155                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5156                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5157                             ppim->mode == mode)
5158                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5159                 }
5160                 va = kva_alloc(size);
5161                 if (va == 0)
5162                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5163         }
5164         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5165                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5166         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5167         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5168         return ((void *)(va + offset));
5169 }
5170
5171 void *
5172 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5173 {
5174
5175         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5176 }
5177
5178 void *
5179 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5180 {
5181
5182         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5183 }
5184
5185 void
5186 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5187 {
5188         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5189         vm_offset_t offset;
5190         int i;
5191
5192         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5193                 return;
5194         offset = va & PAGE_MASK;
5195         size = round_page(offset + size);
5196         va = trunc_page(va);
5197         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5198                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5199                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5200                         if (pmap_initialized)
5201                                 return;
5202                         ppim->pa = 0;
5203                         ppim->va = 0;
5204                         ppim->sz = 0;
5205                         ppim->mode = 0;
5206                         if (va + size == virtual_avail)
5207                                 virtual_avail = va;
5208                         return;
5209                 }
5210         }
5211         if (pmap_initialized)
5212                 kva_free(va, size);
5213 }
5214
5215 /*
5216  * Sets the memory attribute for the specified page.
5217  */
5218 void
5219 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5220 {
5221
5222         m->md.pat_mode = ma;
5223         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5224                 return;
5225
5226         /*
5227          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5228          * See pmap_invalidate_cache_range().
5229          *
5230          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5231          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5232          * flushes the cache.
5233          */    
5234         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5235                 return;
5236
5237         /*
5238          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5239          * support self snoop, map the page transient and do
5240          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5241          * pmap_invalidate_cache_range().
5242          */
5243         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5244                 pmap_flush_page(m);
5245 }
5246
5247 static void
5248 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5249 {
5250         struct sysmaps *sysmaps;
5251         vm_offset_t sva, eva;
5252         bool useclflushopt;
5253
5254         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5255         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5256                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5257                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5258                 if (*sysmaps->CMAP2)
5259                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5260                 sched_pin();
5261                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5262                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5263                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5264                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5265                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5266
5267                 /*
5268                  * Use mfence despite the ordering implied by
5269                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5270                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5271                  * any other instruction.
5272                  */
5273                 if (useclflushopt || cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5274                         mfence();
5275                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5276                         if (useclflushopt)
5277                                 clflushopt(sva);
5278                         else
5279                                 clflush(sva);
5280                 }
5281                 if (useclflushopt || cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5282                         mfence();
5283                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5284                 sched_unpin();
5285                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5286         } else
5287                 pmap_invalidate_cache();
5288 }
5289
5290 /*
5291  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5292  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5293  * completely contained within either the kernel map.
5294  *
5295  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5296  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5297  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5298  * there was insufficient memory available to complete the change.
5299  */
5300 int
5301 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5302 {
5303         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5304         pd_entry_t *pde;
5305         pt_entry_t *pte;
5306         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5307         boolean_t changed;
5308
5309         base = trunc_page(va);
5310         offset = va & PAGE_MASK;
5311         size = round_page(offset + size);
5312
5313         /*
5314          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5315          */
5316         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5317                 return (EINVAL);
5318
5319         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5320         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5321         changed = FALSE;
5322
5323         /*
5324          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5325          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5326          */
5327         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5328         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5329                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5330                 if (*pde == 0) {
5331                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5332                         return (EINVAL);
5333                 }
5334                 if (*pde & PG_PS) {
5335                         /*
5336                          * If the current 2/4MB page already has
5337                          * the required memory type, then we need not
5338                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5339                          * the next 2/4MB page frame.
5340                          */
5341                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5342                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5343                                 continue;
5344                         }
5345
5346                         /*
5347                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5348                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5349                          * within the range, then we need not break
5350                          * down this page into 4KB pages.
5351                          */
5352                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5353                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5354                                 tmpva += NBPDR;
5355                                 continue;
5356                         }
5357                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5358                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5359                                 return (ENOMEM);
5360                         }
5361                 }
5362                 pte = vtopte(tmpva);
5363                 if (*pte == 0) {
5364                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5365                         return (EINVAL);
5366                 }
5367                 tmpva += PAGE_SIZE;
5368         }
5369         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5370
5371         /*
5372          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5373          * cache mode if required.
5374          */
5375         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5376                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5377                 if (*pde & PG_PS) {
5378                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5379                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5380                                 changed = TRUE;
5381                         }
5382                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5383                 } else {
5384                         pte = vtopte(tmpva);
5385                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5386                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5387                                 changed = TRUE;
5388                         }
5389                         tmpva += PAGE_SIZE;
5390                 }
5391         }
5392
5393         /*
5394          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5395          * shouldn't be, etc.
5396          */
5397         if (changed) {
5398                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5399                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5400         }
5401         return (0);
5402 }
5403
5404 /*
5405  * perform the pmap work for mincore
5406  */
5407 int
5408 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5409 {
5410         pd_entry_t *pdep;
5411         pt_entry_t *ptep, pte;
5412         vm_paddr_t pa;
5413         int val;
5414
5415         PMAP_LOCK(pmap);
5416 retry:
5417         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5418         if (*pdep != 0) {
5419                 if (*pdep & PG_PS) {
5420                         pte = *pdep;
5421                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5422                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5423                             PG_FRAME;
5424                         val = MINCORE_SUPER;
5425                 } else {
5426                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5427                         pte = *ptep;
5428                         pmap_pte_release(ptep);
5429                         pa = pte & PG_FRAME;
5430                         val = 0;
5431                 }
5432         } else {
5433                 pte = 0;
5434                 pa = 0;
5435                 val = 0;
5436         }
5437         if ((pte & PG_V) != 0) {
5438                 val |= MINCORE_INCORE;
5439                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5440                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5441                 if ((pte & PG_A) != 0)
5442                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5443         }
5444         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5445             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5446             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5447                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5448                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5449                         goto retry;
5450         } else
5451                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5452         PMAP_UNLOCK(pmap);
5453         return (val);
5454 }
5455
5456 void
5457 pmap_activate(struct thread *td)
5458 {
5459         pmap_t  pmap, oldpmap;
5460         u_int   cpuid;
5461         u_int32_t  cr3;
5462
5463         critical_enter();
5464         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5465         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5466         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5467 #if defined(SMP)
5468         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5469         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5470 #else
5471         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5472         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5473 #endif
5474 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5475         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5476 #else
5477         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5478 #endif
5479         /*
5480          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5481          */
5482         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5483         load_cr3(cr3);
5484         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5485         critical_exit();
5486 }
5487
5488 void
5489 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5490 {
5491 }
5492
5493 /*
5494  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5495  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5496  */
5497 void
5498 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5499     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5500 {
5501         vm_offset_t superpage_offset;
5502
5503         if (size < NBPDR)
5504                 return;
5505         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5506                 offset += ptoa(object->pg_color);
5507         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5508         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5509             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5510                 return;
5511         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5512                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5513         else
5514                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5515 }
5516
5517 vm_offset_t
5518 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5519 {
5520         vm_offset_t qaddr;
5521         pt_entry_t *pte;
5522
5523         critical_enter();
5524         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5525         pte = vtopte(qaddr);
5526
5527         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5528         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5529             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5530         invlpg(qaddr);
5531
5532         return (qaddr);
5533 }
5534
5535 void
5536 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5537 {
5538         vm_offset_t qaddr;
5539         pt_entry_t *pte;
5540
5541         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5542         pte = vtopte(qaddr);
5543
5544         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5545         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5546
5547         *pte = 0;
5548         critical_exit();
5549 }
5550
5551 #if defined(PMAP_DEBUG)
5552 pmap_pid_dump(int pid)
5553 {
5554         pmap_t pmap;
5555         struct proc *p;
5556         int npte = 0;
5557         int index;
5558
5559         sx_slock(&allproc_lock);
5560         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5561                 if (p->p_pid != pid)
5562                         continue;
5563
5564                 if (p->p_vmspace) {
5565                         int i,j;
5566                         index = 0;
5567                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5568                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5569                                 pd_entry_t *pde;
5570                                 pt_entry_t *pte;
5571                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5572                                 
5573                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5574                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5575                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5576                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5577                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5578                                                         if (index) {
5579                                                                 index = 0;
5580                                                                 printf("\n");
5581                                                         }
5582                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5583                                                         return (npte);
5584                                                 }
5585                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5586                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5587                                                         pt_entry_t pa;
5588                                                         vm_page_t m;
5589                                                         pa = *pte;
5590                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5591                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5592                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5593                                                         npte++;
5594                                                         index++;
5595                                                         if (index >= 2) {
5596                                                                 index = 0;
5597                                                                 printf("\n");
5598                                                         } else {
5599                                                                 printf(" ");
5600                                                         }
5601                                                 }
5602                                         }
5603                                 }
5604                         }
5605                 }
5606         }
5607         sx_sunlock(&allproc_lock);
5608         return (npte);
5609 }
5610 #endif