]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Merge compiler-rt trunk r338150, and resolve conflicts.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <machine/bootinfo.h>
152 #include <machine/cpu.h>
153 #include <machine/cputypes.h>
154 #include <machine/md_var.h>
155 #include <machine/pcb.h>
156 #include <machine/specialreg.h>
157 #ifdef SMP
158 #include <machine/smp.h>
159 #endif
160
161 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
162 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
163 #endif
164
165 #if !defined(DIAGNOSTIC)
166 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
167 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
168 #else
169 #define PMAP_INLINE     extern inline
170 #endif
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201
202 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
203 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
204 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
205 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
206
207 static int nkpt = NKPT;
208 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
209
210 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
216
217 static int pat_works = 1;
218 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
219     "Is page attribute table fully functional?");
220
221 static int pg_ps_enabled = 1;
222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
223     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
224
225 #define PAT_INDEX_SIZE  8
226 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
227
228 /*
229  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
230  */
231 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
232 static struct pmap_preinit_mapping {
233         vm_paddr_t      pa;
234         vm_offset_t     va;
235         vm_size_t       sz;
236         int             mode;
237 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
238 static int pmap_initialized;
239
240 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
241
242 /*
243  * Data for the pv entry allocation mechanism
244  */
245 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
246 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
247 static struct md_page *pv_table;
248 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
249
250 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
251 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
252 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
253
254 /*
255  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
256  */
257 pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t ptvmmap = 0;
260 caddr_t CADDR3;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 int pti;
287
288 /*
289  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
290  */
291 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
292 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
293
294 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
295 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
296 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
297 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
298 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
299                     u_int flags);
300 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
301 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 #endif
303 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
304 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
305                     vm_offset_t va);
306 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
307
308 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
309 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
310                     vm_prot_t prot);
311 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
312                     u_int flags, vm_page_t m);
313 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
314     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
315 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
316 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
317 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
318                     pd_entry_t pde);
319 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
320 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
321 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
322 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
323 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
324 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
325 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
326 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
327 #endif
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
339                     struct spglist *free);
340 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
341                                         vm_offset_t va);
342 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
343 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
344     vm_page_t m);
345 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
346     pd_entry_t newpde);
347 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
348
349 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
350
351 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
352 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
353 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
354 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
355 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
356 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
357 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
358     uint8_t *flags, int wait);
359 #endif
360 static void pmap_init_trm(void);
361
362 static __inline void pagezero(void *page);
363
364 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
365 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
366
367 void pmap_cold(void);
368 extern char _end[];
369 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
370 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
371 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
372 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
373 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
374 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
375 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
376 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
377 #endif
378 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
379 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
380 extern u_long tramp_idleptd;
381
382 static u_long
383 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
384 {
385         u_long res;
386
387         res = *physfree;
388         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
389         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
390         return (res);
391 }
392
393 static void
394 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
395 {
396         pt_entry_t *pt;
397
398         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
399             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
400                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
401 }
402
403 static void
404 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
405 {
406
407         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
408 }
409
410 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
411
412 /*
413  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
414  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
415  * does not require relocations.
416  */
417 void
418 pmap_cold(void)
419 {
420         pt_entry_t *pt;
421         u_long a;
422         u_int cr3, ncr4;
423
424         physfree = (u_long)&_end;
425         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
426                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
427         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
428                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
429         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
430         KERNend = physfree;
431
432         /* Allocate Kernel Page Tables */
433         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
434         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
435
436         /* Allocate Page Table Directory */
437 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
438         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
439         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
440 #endif
441         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
442
443         /*
444          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
445          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
446          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
447          * physical memory due to 1:1 mappings.
448          */
449         allocpages(1, &physfree);
450         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
451
452         /* vm86/bios stack */
453         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
454
455         /* pgtable + ext + IOPAGES */
456         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
457
458         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
459         for (a = 0; a < NKPT; a++)
460                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
461
462 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
463         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
464         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
465                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
466 #endif
467
468         /*
469          * Install recursive mapping for kernel page tables into
470          * itself.
471          */
472         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
473                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
474                     PG_RW;
475
476         /*
477          * Initialize page table pages mapping physical address zero
478          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
479          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
480          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
481          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
482          * kernel PDEs before we turn on paging.
483          *
484          * This and all other page table entries allow read and write
485          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
486          * access restrictions.
487          */
488         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
489         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
490         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
491
492         /* Map page table directory */
493 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
494         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
495 #endif
496         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
497
498         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
499         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
500
501         /* Map proc0kstack */
502         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
503         /* ISA hole already mapped */
504
505         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
506         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
507
508         /* Map page 0 into the vm86 page table */
509         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
510
511         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
512         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
513             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
514                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
515                     PG_M | PG_V;
516
517         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
518         ncr4 = 0;
519         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
520                 ncr4 |= CR4_PSE;
521                 pseflag = PG_PS;
522                 /*
523                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
524                  * page table pages are wasted.
525                  */
526                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
527                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
528                             PG_RW | PG_V;
529         }
530         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
531                 ncr4 |= CR4_PGE;
532                 pgeflag = PG_G;
533         }
534         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
535 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
536         ncr4 |= CR4_PAE;
537 #endif
538         if (ncr4 != 0)
539                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
540
541         /* Now enable paging */
542 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
543         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
544 #else
545         cr3 = (u_int)IdlePTD;
546 #endif
547         tramp_idleptd = cr3;
548         load_cr3(cr3);
549         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
550
551         /*
552          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
553          * linked to run.
554          */
555
556         /*
557          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
558          * to get some null pointer checks.
559          */
560         IdlePTD[0] = 0;
561         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
562 }
563
564 /*
565  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
566  *
567  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
568  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
569  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
570  */
571 void
572 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
573 {
574         vm_offset_t va;
575         pt_entry_t *pte, *unused;
576         struct pcpu *pc;
577         int i;
578
579         /*
580          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
581          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
582          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
583          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
584          * addresses to superpage mappings.
585          */
586         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
587
588         /*
589          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
590          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
591          * address space, because locore may not have mapped every physical
592          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
593          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
594          */
595         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
596
597         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
598
599         /*
600          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
601          */
602         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
603         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
604 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
605         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
606 #endif
607         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
608         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
609
610         /*
611          * Initialize the global pv list lock.
612          */
613         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
614
615         /*
616          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
617          * mapping of pages.
618          */
619 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
620         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
621
622         va = virtual_avail;
623         pte = vtopte(va);
624
625
626         /*
627          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
628          * during early boot.
629          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
630          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
631          */
632         pc = get_pcpu();
633         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
634         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
635         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
636         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
637
638         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
639
640         /*
641          * Crashdump maps.
642          */
643         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
644
645         /*
646          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
647          */
648         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
649
650         /*
651          * msgbufp is used to map the system message buffer.
652          */
653         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
654
655         /*
656          * KPTmap is used by pmap_kextract().
657          *
658          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
659          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
660          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
661          */
662         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
663
664         for (i = 0; i < NKPT; i++)
665                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
666
667         /*
668          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
669          * respectively.
670          */
671         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
672         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
673         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
674
675         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
676
677         virtual_avail = va;
678
679         /*
680          * Initialize the PAT MSR if present.
681          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
682          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
683          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
684          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
685          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
686          */
687         pmap_init_pat();
688 }
689
690 static void
691 pmap_init_reserved_pages(void)
692 {
693         struct pcpu *pc;
694         vm_offset_t pages;
695         int i;
696
697         CPU_FOREACH(i) {
698                 pc = pcpu_find(i);
699                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
700                     MTX_NEW);
701                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
702                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
703                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
704                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
705                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
706                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
707                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
708                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
709                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
710                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
711                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
712
713                 /*
714                  * Skip if the mappings have already been initialized,
715                  * i.e. this is the BSP.
716                  */
717                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
718                         continue;
719
720                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
721                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
722                 if (pages == 0)
723                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
724                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
725                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
726                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
727                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
728                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
729         }
730 }
731  
732 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
733
734 /*
735  * Setup the PAT MSR.
736  */
737 void
738 pmap_init_pat(void)
739 {
740         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
741         uint64_t pat_msr;
742         u_long cr0, cr4;
743         int i;
744
745         /* Set default PAT index table. */
746         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
747                 pat_table[i] = -1;
748         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
749         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
750         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
751         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
752         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
753         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
754
755         /*
756          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
757          * We assume that PAT support implies PGE.
758          */
759         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
760                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
761                         pat_index[i] = pat_table[i];
762                 pat_works = 0;
763                 return;
764         }
765
766         /*
767          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
768          * PAT entries.
769          *
770          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
771          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
772          * or Mode C Paging)
773          *
774          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
775          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
776          */
777         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
778             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
779                 pat_works = 0;
780
781         /* Initialize default PAT entries. */
782         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
783             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
784             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
785             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
786             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
787             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
788             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
789             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
790
791         if (pat_works) {
792                 /*
793                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
794                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
795                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
796                  */
797                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
798                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
799                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
800                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
801                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
802                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
803         } else {
804                 /*
805                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
806                  */
807                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
808                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
809                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
810         }
811
812         /* Disable PGE. */
813         cr4 = rcr4();
814         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
815
816         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
817         cr0 = rcr0();
818         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
819
820         /* Flushes caches and TLBs. */
821         wbinvd();
822         invltlb();
823
824         /* Update PAT and index table. */
825         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
826         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
827                 pat_index[i] = pat_table[i];
828
829         /* Flush caches and TLBs again. */
830         wbinvd();
831         invltlb();
832
833         /* Restore caches and PGE. */
834         load_cr0(cr0);
835         load_cr4(cr4);
836 }
837
838 /*
839  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
840  */
841 void
842 pmap_page_init(vm_page_t m)
843 {
844
845         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
846         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
847 }
848
849 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
850 static void *
851 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
852     int wait)
853 {
854
855         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
856         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
857         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
858             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
859 }
860 #endif
861
862 /*
863  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
864  * Requirements:
865  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
866  *    are ever set, PG_V in particular.
867  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
868  *    on PAE systems.  This should be ok.
869  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
870  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
871  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
872  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
873  */
874 static vm_offset_t
875 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
876 {
877         pt_entry_t *pte;
878         vm_offset_t va;
879
880         va = *head;
881         if (va == 0)
882                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
883         pte = vtopte(va);
884         *head = *pte;
885         if (*head & PG_V)
886                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
887         *pte = 0;
888         return (va);
889 }
890
891 static void
892 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
893 {
894         pt_entry_t *pte;
895
896         if (va & PG_V)
897                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
898         pte = vtopte(va);
899         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
900         *head = va;
901 }
902
903 static void
904 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
905 {
906         int i;
907         vm_offset_t va;
908
909         *head = 0;
910         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
911                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
912                 pmap_ptelist_free(head, va);
913         }
914 }
915
916
917 /*
918  *      Initialize the pmap module.
919  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
920  *      system needs to map virtual memory.
921  */
922 void
923 pmap_init(void)
924 {
925         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
926         vm_page_t mpte;
927         vm_size_t s;
928         int i, pv_npg;
929
930         /*
931          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
932          * page table pages.
933          */ 
934         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
935         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
936                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
937                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
938                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
939                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
940                 mpte->pindex = i + KPTDI;
941                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
942                 mpte->wire_count = 1;
943                 if (pseflag != 0 &&
944                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
945                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
946                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
947         }
948         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
949         vm_wire_add(NKPT);
950
951         /*
952          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
953          * high water mark so that the system can recover from excessive
954          * numbers of pv entries.
955          */
956         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
957         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
958         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
959         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
960         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
961
962         /*
963          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
964          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
965          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
966          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
967          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
968          * include at least one feature that is only supported by older Intel
969          * or newer AMD processors.
970          */
971         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
972             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
973             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
974             AMDID2_FMA4)) == 0)
975                 workaround_erratum383 = 1;
976
977         /*
978          * Are large page mappings supported and enabled?
979          */
980         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
981         if (pseflag == 0)
982                 pg_ps_enabled = 0;
983         else if (pg_ps_enabled) {
984                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
985                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
986                 pagesizes[1] = NBPDR;
987         }
988
989         /*
990          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
991          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
992          */
993         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
994             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
995
996         /*
997          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
998          */
999         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1000         s = round_page(s);
1001         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
1002             M_WAITOK | M_ZERO);
1003         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1004                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1005
1006         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1007         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1008         if (pv_chunkbase == NULL)
1009                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1010         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1011 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1012         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1013             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1014             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1015         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1016 #endif
1017
1018         pmap_initialized = 1;
1019         pmap_init_trm();
1020
1021         if (!bootverbose)
1022                 return;
1023         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1024                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1025                 if (ppim->va == 0)
1026                         continue;
1027                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1028                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1029         }
1030
1031 }
1032
1033
1034 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1035         "Max number of PV entries");
1036 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1037         "Page share factor per proc");
1038
1039 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1040     "2/4MB page mapping counters");
1041
1042 static u_long pmap_pde_demotions;
1043 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1044     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1045
1046 static u_long pmap_pde_mappings;
1047 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1048     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1049
1050 static u_long pmap_pde_p_failures;
1051 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1052     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1053
1054 static u_long pmap_pde_promotions;
1055 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1056     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1057
1058 /***************************************************
1059  * Low level helper routines.....
1060  ***************************************************/
1061
1062 /*
1063  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1064  * caching mode.
1065  */
1066 int
1067 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
1068 {
1069         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1070
1071         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
1072                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1073
1074         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1075         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1076
1077         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1078         pat_idx = pat_index[mode];
1079
1080         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1081         cache_bits = 0;
1082         if (pat_idx & 0x4)
1083                 cache_bits |= pat_flag;
1084         if (pat_idx & 0x2)
1085                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1086         if (pat_idx & 0x1)
1087                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1088         return (cache_bits);
1089 }
1090
1091 bool
1092 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1093 {
1094
1095         return (pg_ps_enabled);
1096 }
1097
1098 /*
1099  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1100  */
1101 static void
1102 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1103 {
1104         pd_entry_t *pde;
1105
1106         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1107         pde_store(pde, newpde);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1112  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1113  * calling processor's TLB is affected.
1114  *
1115  * The calling thread must be pinned to a processor.
1116  */
1117 static void
1118 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1119 {
1120
1121         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1122                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1123                 invlpg(va);
1124         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1125                 /*
1126                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1127                  * because there are too many to flush individually.
1128                  */
1129                 invltlb();
1130 }
1131
1132 void
1133 invltlb_glob(void)
1134 {
1135
1136         invltlb();
1137 }
1138
1139
1140 #ifdef SMP
1141 /*
1142  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1143  *
1144  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1145  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1146  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1147  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1148  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1149  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1150  * one of the following functions but before a store updating the page
1151  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1152  * processor before its pm_active field is checked but due to
1153  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1154  * pmap as inactive on the other processor.
1155  * 
1156  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1157  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1158  * processor.
1159  */
1160 void
1161 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1162 {
1163         cpuset_t *mask, other_cpus;
1164         u_int cpuid;
1165
1166         sched_pin();
1167         if (pmap == kernel_pmap) {
1168                 invlpg(va);
1169                 mask = &all_cpus;
1170         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1171                 mask = &all_cpus;
1172         } else {
1173                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1174                 other_cpus = all_cpus;
1175                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1176                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1177                 mask = &other_cpus;
1178         }
1179         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1180         sched_unpin();
1181 }
1182
1183 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1184 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1185
1186 void
1187 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1188 {
1189         cpuset_t *mask, other_cpus;
1190         vm_offset_t addr;
1191         u_int cpuid;
1192
1193         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1194                 pmap_invalidate_all(pmap);
1195                 return;
1196         }
1197
1198         sched_pin();
1199         if (pmap == kernel_pmap) {
1200                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1201                         invlpg(addr);
1202                 mask = &all_cpus;
1203         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1204                 mask = &all_cpus;
1205         } else {
1206                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1207                 other_cpus = all_cpus;
1208                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1209                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1210                 mask = &other_cpus;
1211         }
1212         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1213         sched_unpin();
1214 }
1215
1216 void
1217 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1218 {
1219         cpuset_t *mask, other_cpus;
1220         u_int cpuid;
1221
1222         sched_pin();
1223         if (pmap == kernel_pmap) {
1224                 invltlb();
1225                 mask = &all_cpus;
1226         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1227                 mask = &all_cpus;
1228         } else {
1229                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1230                 other_cpus = all_cpus;
1231                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1232                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1233                 mask = &other_cpus;
1234         }
1235         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1236         sched_unpin();
1237 }
1238
1239 void
1240 pmap_invalidate_cache(void)
1241 {
1242
1243         sched_pin();
1244         wbinvd();
1245         smp_cache_flush();
1246         sched_unpin();
1247 }
1248
1249 struct pde_action {
1250         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1251         vm_offset_t va;
1252         pd_entry_t *pde;
1253         pd_entry_t newpde;
1254         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1255 };
1256
1257 static void
1258 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1259 {
1260         struct pde_action *act = arg;
1261         pd_entry_t *pde;
1262
1263         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1264                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1265                 pde_store(pde, act->newpde);
1266         }
1267 }
1268
1269 static void
1270 pmap_update_pde_user(void *arg)
1271 {
1272         struct pde_action *act = arg;
1273
1274         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1275                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1276 }
1277
1278 static void
1279 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1280 {
1281         struct pde_action *act = arg;
1282
1283         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1284                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1289  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1290  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1291  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1292  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1293  * hardware error.
1294  */
1295 static void
1296 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1297 {
1298         struct pde_action act;
1299         cpuset_t active, other_cpus;
1300         u_int cpuid;
1301
1302         sched_pin();
1303         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1304         other_cpus = all_cpus;
1305         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1306         if (pmap == kernel_pmap)
1307                 active = all_cpus;
1308         else
1309                 active = pmap->pm_active;
1310         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1311                 act.store = cpuid;
1312                 act.invalidate = active;
1313                 act.va = va;
1314                 act.pde = pde;
1315                 act.newpde = newpde;
1316                 CPU_SET(cpuid, &active);
1317                 smp_rendezvous_cpus(active,
1318                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1319                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1320                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1321         } else {
1322                 if (pmap == kernel_pmap)
1323                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1324                 else
1325                         pde_store(pde, newpde);
1326                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1327                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1328         }
1329         sched_unpin();
1330 }
1331 #else /* !SMP */
1332 /*
1333  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1334  * We inline these within pmap.c for speed.
1335  */
1336 PMAP_INLINE void
1337 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1338 {
1339
1340         if (pmap == kernel_pmap)
1341                 invlpg(va);
1342 }
1343
1344 PMAP_INLINE void
1345 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1346 {
1347         vm_offset_t addr;
1348
1349         if (pmap == kernel_pmap)
1350                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1351                         invlpg(addr);
1352 }
1353
1354 PMAP_INLINE void
1355 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1356 {
1357
1358         if (pmap == kernel_pmap)
1359                 invltlb();
1360 }
1361
1362 PMAP_INLINE void
1363 pmap_invalidate_cache(void)
1364 {
1365
1366         wbinvd();
1367 }
1368
1369 static void
1370 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1371 {
1372
1373         if (pmap == kernel_pmap)
1374                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1375         else
1376                 pde_store(pde, newpde);
1377         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1378                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1379 }
1380 #endif /* !SMP */
1381
1382 static void
1383 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1384 {
1385
1386         /*
1387          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1388          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1389          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1390          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1391          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1392          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1393          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1394          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1395          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1396          */
1397         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1398                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1399         else
1400                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1401 }
1402
1403 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1404
1405 void
1406 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1407 {
1408
1409         if (force) {
1410                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1411         } else {
1412                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1413                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1414                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1415                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1416         }
1417
1418         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1419                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1420         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1421             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1422 #ifdef DEV_APIC
1423                 /*
1424                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1425                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1426                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1427                  * don't need to flush for that range anyway.
1428                  */
1429                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1430                         return;
1431 #endif
1432                 /*
1433                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1434                  * instruction to insure that previous stores are
1435                  * included in the write-back.  The processor
1436                  * propagates flush to other processors in the cache
1437                  * coherence domain.
1438                  */
1439                 sfence();
1440                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1441                         clflushopt(sva);
1442                 sfence();
1443         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1444             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1445 #ifdef DEV_APIC
1446                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1447                         return;
1448 #endif
1449                 /*
1450                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1451                  */
1452                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1453                         mfence();
1454                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1455                         clflush(sva);
1456                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1457                         mfence();
1458         } else {
1459
1460                 /*
1461                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1462                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1463                  * Globally invalidate cache.
1464                  */
1465                 pmap_invalidate_cache();
1466         }
1467 }
1468
1469 void
1470 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1471 {
1472         int i;
1473
1474         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1475             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1476                 pmap_invalidate_cache();
1477         } else {
1478                 for (i = 0; i < count; i++)
1479                         pmap_flush_page(pages[i]);
1480         }
1481 }
1482
1483 /*
1484  * Are we current address space or kernel?
1485  */
1486 static __inline int
1487 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1488 {
1489
1490         return (pmap == kernel_pmap);
1491 }
1492
1493 /*
1494  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1495  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1496  */
1497 pt_entry_t *
1498 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1499 {
1500         pd_entry_t newpf;
1501         pd_entry_t *pde;
1502
1503         pde = pmap_pde(pmap, va);
1504         if (*pde & PG_PS)
1505                 return (pde);
1506         if (*pde != 0) {
1507                 /* are we current address space or kernel? */
1508                 if (pmap_is_current(pmap))
1509                         return (vtopte(va));
1510                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1511                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1512                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1513                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1514                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1515                 }
1516                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1517         }
1518         return (NULL);
1519 }
1520
1521 /*
1522  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1523  * being NULL.
1524  */
1525 static __inline void
1526 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1527 {
1528
1529         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1530                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1531 }
1532
1533 /*
1534  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1535  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1536  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1537  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1538  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1539  */
1540 static __inline void
1541 invlcaddr(void *caddr)
1542 {
1543
1544         invlpg((u_int)caddr);
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1549  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1550  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1551  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1552  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1553  *
1554  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1555  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1556  */
1557 static pt_entry_t *
1558 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1559 {
1560         pd_entry_t newpf;
1561         pd_entry_t *pde;
1562
1563         pde = pmap_pde(pmap, va);
1564         if (*pde & PG_PS)
1565                 return (pde);
1566         if (*pde != 0) {
1567                 /* are we current address space or kernel? */
1568                 if (pmap_is_current(pmap))
1569                         return (vtopte(va));
1570                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1571                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1572                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1573                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1574                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1575 #ifdef SMP
1576                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1577 #endif
1578                         invlcaddr(PADDR1);
1579                         PMAP1changed++;
1580                 } else
1581 #ifdef SMP
1582                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1583                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1584                         invlcaddr(PADDR1);
1585                         PMAP1changedcpu++;
1586                 } else
1587 #endif
1588                         PMAP1unchanged++;
1589                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1590         }
1591         return (0);
1592 }
1593
1594 static pt_entry_t *
1595 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1596 {
1597         pd_entry_t newpf;
1598         pd_entry_t *pde;
1599
1600         pde = pmap_pde(pmap, va);
1601         if (*pde & PG_PS)
1602                 return (pde);
1603         if (*pde != 0) {
1604                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1605                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1606                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1607                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1608                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1609 #ifdef SMP
1610                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1611 #endif
1612                         invlcaddr(PADDR3);
1613                         PMAP1changed++;
1614                 } else
1615 #ifdef SMP
1616                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1617                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1618                         invlcaddr(PADDR3);
1619                         PMAP1changedcpu++;
1620                 } else
1621 #endif
1622                         PMAP1unchanged++;
1623                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1624         }
1625         return (0);
1626 }
1627
1628 static pt_entry_t
1629 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1630 {
1631         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1632
1633         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1634         pde &= PG_FRAME;
1635         critical_enter();
1636         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1637         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1638                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1639                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1640         }
1641         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1642             (NPTEPG - 1));
1643         pte = *ptep;
1644         critical_exit();
1645         return (pte);
1646 }
1647
1648 /*
1649  *      Routine:        pmap_extract
1650  *      Function:
1651  *              Extract the physical page address associated
1652  *              with the given map/virtual_address pair.
1653  */
1654 vm_paddr_t 
1655 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1656 {
1657         vm_paddr_t rtval;
1658         pt_entry_t pte;
1659         pd_entry_t pde;
1660
1661         rtval = 0;
1662         PMAP_LOCK(pmap);
1663         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1664         if (pde != 0) {
1665                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1666                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1667                 else {
1668                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1669                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1670                 }
1671         }
1672         PMAP_UNLOCK(pmap);
1673         return (rtval);
1674 }
1675
1676 /*
1677  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1678  *      Function:
1679  *              Atomically extract and hold the physical page
1680  *              with the given pmap and virtual address pair
1681  *              if that mapping permits the given protection.
1682  */
1683 vm_page_t
1684 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1685 {
1686         pd_entry_t pde;
1687         pt_entry_t pte;
1688         vm_page_t m;
1689         vm_paddr_t pa;
1690
1691         pa = 0;
1692         m = NULL;
1693         PMAP_LOCK(pmap);
1694 retry:
1695         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1696         if (pde != 0) {
1697                 if (pde & PG_PS) {
1698                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1699                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1700                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1701                                         goto retry;
1702                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1703                         }
1704                 } else {
1705                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1706                         if (pte != 0 &&
1707                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1708                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1709                                     &pa))
1710                                         goto retry;
1711                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1712                         }
1713                 }
1714                 if (m != NULL)
1715                         vm_page_hold(m);
1716         }
1717         PA_UNLOCK_COND(pa);
1718         PMAP_UNLOCK(pmap);
1719         return (m);
1720 }
1721
1722 /***************************************************
1723  * Low level mapping routines.....
1724  ***************************************************/
1725
1726 /*
1727  * Add a wired page to the kva.
1728  * Note: not SMP coherent.
1729  *
1730  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1731  */
1732 PMAP_INLINE void 
1733 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1734 {
1735         pt_entry_t *pte;
1736
1737         pte = vtopte(va);
1738         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1739 }
1740
1741 static __inline void
1742 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1743 {
1744         pt_entry_t *pte;
1745
1746         pte = vtopte(va);
1747         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(mode, 0));
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Remove a page from the kernel pagetables.
1752  * Note: not SMP coherent.
1753  *
1754  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1755  */
1756 PMAP_INLINE void
1757 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1758 {
1759         pt_entry_t *pte;
1760
1761         pte = vtopte(va);
1762         pte_clear(pte);
1763 }
1764
1765 /*
1766  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1767  *      virtual address space.
1768  *
1769  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1770  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1771  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1772  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1773  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1774  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1775  *      region.
1776  */
1777 vm_offset_t
1778 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1779 {
1780         vm_offset_t va, sva;
1781         vm_paddr_t superpage_offset;
1782         pd_entry_t newpde;
1783
1784         va = *virt;
1785         /*
1786          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1787          * least one superpage mapping to be created?
1788          */ 
1789         superpage_offset = start & PDRMASK;
1790         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1791                 /*
1792                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1793                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1794                  */
1795                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1796                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1797                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1798                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1799         }
1800         sva = va;
1801         while (start < end) {
1802                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1803                     pseflag != 0) {
1804                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1805                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1806                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1807                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1808                         va += NBPDR;
1809                         start += NBPDR;
1810                 } else {
1811                         pmap_kenter(va, start);
1812                         va += PAGE_SIZE;
1813                         start += PAGE_SIZE;
1814                 }
1815         }
1816         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1817         *virt = va;
1818         return (sva);
1819 }
1820
1821
1822 /*
1823  * Add a list of wired pages to the kva
1824  * this routine is only used for temporary
1825  * kernel mappings that do not need to have
1826  * page modification or references recorded.
1827  * Note that old mappings are simply written
1828  * over.  The page *must* be wired.
1829  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1830  */
1831 void
1832 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1833 {
1834         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1835         vm_page_t m;
1836
1837         oldpte = 0;
1838         pte = vtopte(sva);
1839         endpte = pte + count;
1840         while (pte < endpte) {
1841                 m = *ma++;
1842                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1843                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1844                         oldpte |= *pte;
1845 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1846                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1847 #else
1848                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1849 #endif
1850                 }
1851                 pte++;
1852         }
1853         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1854                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1855                     PAGE_SIZE);
1856 }
1857
1858 /*
1859  * This routine tears out page mappings from the
1860  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1861  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1862  */
1863 void
1864 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1865 {
1866         vm_offset_t va;
1867
1868         va = sva;
1869         while (count-- > 0) {
1870                 pmap_kremove(va);
1871                 va += PAGE_SIZE;
1872         }
1873         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1874 }
1875
1876 /***************************************************
1877  * Page table page management routines.....
1878  ***************************************************/
1879 /*
1880  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1881  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1882  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1883  */
1884 static __inline void
1885 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1886     boolean_t set_PG_ZERO)
1887 {
1888
1889         if (set_PG_ZERO)
1890                 m->flags |= PG_ZERO;
1891         else
1892                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1893         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1898  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1899  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1900  * ordered by this virtual address range.
1901  */
1902 static __inline int
1903 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1904 {
1905
1906         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1907         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1908 }
1909
1910 /*
1911  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1912  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1913  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1914  * specified virtual address.
1915  */
1916 static __inline vm_page_t
1917 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1918 {
1919
1920         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1921         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1922 }
1923
1924 /*
1925  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1926  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1927  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1928  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1929  */
1930 static inline boolean_t
1931 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1932 {
1933
1934         --m->wire_count;
1935         if (m->wire_count == 0) {
1936                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1937                 return (TRUE);
1938         } else
1939                 return (FALSE);
1940 }
1941
1942 static void
1943 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1944 {
1945
1946         /*
1947          * unmap the page table page
1948          */
1949         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1950         --pmap->pm_stats.resident_count;
1951
1952         /*
1953          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1954          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1955          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1956          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1957          * shootdown is done.
1958          */
1959         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1960         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1961 }
1962
1963 /*
1964  * After removing a page table entry, this routine is used to
1965  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1966  */
1967 static int
1968 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1969 {
1970         pd_entry_t ptepde;
1971         vm_page_t mpte;
1972
1973         if (pmap == kernel_pmap)
1974                 return (0);
1975         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1976         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1977         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Initialize the pmap for the swapper process.
1982  */
1983 void
1984 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1985 {
1986
1987         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1988         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1989 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1990         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
1991 #endif
1992         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1993         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1994         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1995         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1996         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1997 }
1998
1999 /*
2000  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2001  * such as one in a vmspace structure.
2002  */
2003 int
2004 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2005 {
2006         vm_page_t m;
2007         int i;
2008
2009         /*
2010          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2011          * page directory table.
2012          */
2013         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2014                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2015                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2016                         return (0);
2017 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2018                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2019                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2020                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2021                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2022                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2023                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2024 #endif
2025                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2026         }
2027         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2028             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2029
2030         /*
2031          * allocate the page directory page(s)
2032          */
2033         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2034                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2035                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2036                 if (m == NULL) {
2037                         vm_wait(NULL);
2038                 } else {
2039                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2040 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2041                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2042 #endif
2043                         i++;
2044                 }
2045         }
2046
2047         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2048
2049         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2050                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2051                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2052
2053         /* Install the trampoline mapping. */
2054         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2055
2056         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2057         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2058         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2059
2060         return (1);
2061 }
2062
2063 /*
2064  * this routine is called if the page table page is not
2065  * mapped correctly.
2066  */
2067 static vm_page_t
2068 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2069 {
2070         vm_paddr_t ptepa;
2071         vm_page_t m;
2072
2073         /*
2074          * Allocate a page table page.
2075          */
2076         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2077             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2078                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2079                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2080                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2081                         vm_wait(NULL);
2082                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2083                         PMAP_LOCK(pmap);
2084                 }
2085
2086                 /*
2087                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2088                  * page may have been allocated.
2089                  */
2090                 return (NULL);
2091         }
2092         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2093                 pmap_zero_page(m);
2094
2095         /*
2096          * Map the pagetable page into the process address space, if
2097          * it isn't already there.
2098          */
2099
2100         pmap->pm_stats.resident_count++;
2101
2102         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2103         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2104                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2105
2106         return (m);
2107 }
2108
2109 static vm_page_t
2110 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2111 {
2112         u_int ptepindex;
2113         pd_entry_t ptepa;
2114         vm_page_t m;
2115
2116         /*
2117          * Calculate pagetable page index
2118          */
2119         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2120 retry:
2121         /*
2122          * Get the page directory entry
2123          */
2124         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2125
2126         /*
2127          * This supports switching from a 4MB page to a
2128          * normal 4K page.
2129          */
2130         if (ptepa & PG_PS) {
2131                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2132                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2133         }
2134
2135         /*
2136          * If the page table page is mapped, we just increment the
2137          * hold count, and activate it.
2138          */
2139         if (ptepa) {
2140                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2141                 m->wire_count++;
2142         } else {
2143                 /*
2144                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2145                  * been deallocated. 
2146                  */
2147                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2148                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2149                         goto retry;
2150         }
2151         return (m);
2152 }
2153
2154
2155 /***************************************************
2156 * Pmap allocation/deallocation routines.
2157  ***************************************************/
2158
2159 /*
2160  * Release any resources held by the given physical map.
2161  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2162  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2163  */
2164 void
2165 pmap_release(pmap_t pmap)
2166 {
2167         vm_page_t m;
2168         int i;
2169
2170         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2171             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2172             pmap->pm_stats.resident_count));
2173         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2174             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2175         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2176             ("releasing active pmap %p", pmap));
2177
2178         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2179
2180         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2181                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2182 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2183                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2184                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2185 #endif
2186                 vm_page_unwire_noq(m);
2187                 vm_page_free(m);
2188         }
2189 }
2190
2191 static int
2192 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2193 {
2194         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2195
2196         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2197 }
2198 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2199     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2200
2201 static int
2202 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2203 {
2204         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2205
2206         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2207 }
2208 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2209     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2210
2211 /*
2212  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2213  */
2214 void
2215 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2216 {
2217         vm_paddr_t ptppaddr;
2218         vm_page_t nkpg;
2219         pd_entry_t newpdir;
2220
2221         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2222         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2223         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2224                 addr = kernel_map->max_offset;
2225         while (kernel_vm_end < addr) {
2226                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2227                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2228                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2229                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2230                                 break;
2231                         }
2232                         continue;
2233                 }
2234
2235                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2236                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2237                     VM_ALLOC_ZERO);
2238                 if (nkpg == NULL)
2239                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2240
2241                 nkpt++;
2242
2243                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2244                         pmap_zero_page(nkpg);
2245                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2246                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2247                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2248
2249                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2250                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2251                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2252                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2253                         break;
2254                 }
2255         }
2256 }
2257
2258
2259 /***************************************************
2260  * page management routines.
2261  ***************************************************/
2262
2263 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2264 CTASSERT(_NPCM == 11);
2265 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2266
2267 static __inline struct pv_chunk *
2268 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2269 {
2270
2271         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2272 }
2273
2274 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2275
2276 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2277 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2278
2279 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2280         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2281         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2282         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2283         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2284 };
2285
2286 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2287         "Current number of pv entries");
2288
2289 #ifdef PV_STATS
2290 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2291
2292 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2293         "Current number of pv entry chunks");
2294 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2295         "Current number of pv entry chunks allocated");
2296 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2297         "Current number of pv entry chunks frees");
2298 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2299         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2300
2301 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2302 static int pv_entry_spare;
2303
2304 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2305         "Current number of pv entry frees");
2306 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2307         "Current number of pv entry allocs");
2308 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2309         "Current number of spare pv entries");
2310 #endif
2311
2312 /*
2313  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2314  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2315  * another pv entry chunk.
2316  */
2317 static vm_page_t
2318 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2319 {
2320         struct pch newtail;
2321         struct pv_chunk *pc;
2322         struct md_page *pvh;
2323         pd_entry_t *pde;
2324         pmap_t pmap;
2325         pt_entry_t *pte, tpte;
2326         pv_entry_t pv;
2327         vm_offset_t va;
2328         vm_page_t m, m_pc;
2329         struct spglist free;
2330         uint32_t inuse;
2331         int bit, field, freed;
2332
2333         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2334         pmap = NULL;
2335         m_pc = NULL;
2336         SLIST_INIT(&free);
2337         TAILQ_INIT(&newtail);
2338         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2339             SLIST_EMPTY(&free))) {
2340                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2341                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2342                         if (pmap != NULL) {
2343                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2344                                 if (pmap != locked_pmap)
2345                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2346                         }
2347                         pmap = pc->pc_pmap;
2348                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2349                         if (pmap > locked_pmap)
2350                                 PMAP_LOCK(pmap);
2351                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2352                                 pmap = NULL;
2353                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2354                                 continue;
2355                         }
2356                 }
2357
2358                 /*
2359                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2360                  */
2361                 freed = 0;
2362                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2363                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2364                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2365                                 bit = bsfl(inuse);
2366                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2367                                 va = pv->pv_va;
2368                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2369                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2370                                         continue;
2371                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2372                                 tpte = *pte;
2373                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2374                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2375                                 pmap_pte_release(pte);
2376                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2377                                         continue;
2378                                 KASSERT(tpte != 0,
2379                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2380                                     pmap, va));
2381                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2382                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2383                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2384                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2385                                         vm_page_dirty(m);
2386                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2387                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2388                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2389                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2390                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2391                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2392                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2393                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2394                                                     PGA_WRITEABLE);
2395                                         }
2396                                 }
2397                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2398                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2399                                 freed++;
2400                         }
2401                 }
2402                 if (freed == 0) {
2403                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2404                         continue;
2405                 }
2406                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2407                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2408                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2409                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2410                 pv_entry_count -= freed;
2411                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2412                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2413                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2414                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2415                                     pc_list);
2416                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2417
2418                                 /*
2419                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2420                                  * sufficient.
2421                                  */
2422                                 if (pmap == locked_pmap)
2423                                         goto out;
2424                                 break;
2425                         }
2426                 if (field == _NPCM) {
2427                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2428                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2429                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2430                         /* Entire chunk is free; return it. */
2431                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2432                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2433                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2434                         break;
2435                 }
2436         }
2437 out:
2438         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2439         if (pmap != NULL) {
2440                 pmap_invalidate_all(pmap);
2441                 if (pmap != locked_pmap)
2442                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2443         }
2444         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2445                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2446                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2447                 /* Recycle a freed page table page. */
2448                 m_pc->wire_count = 1;
2449         }
2450         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2451         return (m_pc);
2452 }
2453
2454 /*
2455  * free the pv_entry back to the free list
2456  */
2457 static void
2458 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2459 {
2460         struct pv_chunk *pc;
2461         int idx, field, bit;
2462
2463         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2464         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2465         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2466         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2467         pv_entry_count--;
2468         pc = pv_to_chunk(pv);
2469         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2470         field = idx / 32;
2471         bit = idx % 32;
2472         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2473         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2474                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2475                         /*
2476                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2477                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2478                          */
2479                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2480                             pc)) {
2481                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2482                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2483                                     pc_list);
2484                         }
2485                         return;
2486                 }
2487         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2488         free_pv_chunk(pc);
2489 }
2490
2491 static void
2492 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2493 {
2494         vm_page_t m;
2495
2496         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2497         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2498         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2499         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2500         /* entire chunk is free, return it */
2501         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2502         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2503         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2504         vm_page_free(m);
2505         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2506 }
2507
2508 /*
2509  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2510  * when needed.
2511  */
2512 static pv_entry_t
2513 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2514 {
2515         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2516         static struct timeval lastprint;
2517         int bit, field;
2518         pv_entry_t pv;
2519         struct pv_chunk *pc;
2520         vm_page_t m;
2521
2522         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2523         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2524         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2525         pv_entry_count++;
2526         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2527                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2528                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2529                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2530                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2531 retry:
2532         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2533         if (pc != NULL) {
2534                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2535                         if (pc->pc_map[field]) {
2536                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2537                                 break;
2538                         }
2539                 }
2540                 if (field < _NPCM) {
2541                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2542                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2543                         /* If this was the last item, move it to tail */
2544                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2545                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2546                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2547                                         return (pv);    /* not full, return */
2548                                 }
2549                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2550                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2551                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2552                         return (pv);
2553                 }
2554         }
2555         /*
2556          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2557          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2558          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2559          */
2560         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2561             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2562                 if (try) {
2563                         pv_entry_count--;
2564                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2565                         return (NULL);
2566                 }
2567                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2568                 if (m == NULL)
2569                         goto retry;
2570         }
2571         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2572         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2573         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2574         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2575         pc->pc_pmap = pmap;
2576         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2577         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2578                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2579         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2580         pv = &pc->pc_pventry[0];
2581         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2582         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2583         return (pv);
2584 }
2585
2586 static __inline pv_entry_t
2587 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2588 {
2589         pv_entry_t pv;
2590
2591         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2592         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2593                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2594                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2595                         break;
2596                 }
2597         }
2598         return (pv);
2599 }
2600
2601 static void
2602 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2603 {
2604         struct md_page *pvh;
2605         pv_entry_t pv;
2606         vm_offset_t va_last;
2607         vm_page_t m;
2608
2609         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2610         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2611             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2612
2613         /*
2614          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2615          * page's pv list.
2616          */
2617         pvh = pa_to_pvh(pa);
2618         va = trunc_4mpage(va);
2619         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2620         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2621         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2622         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2623         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2624         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2625         do {
2626                 m++;
2627                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2628                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2629                 va += PAGE_SIZE;
2630                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2631         } while (va < va_last);
2632 }
2633
2634 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2635 static void
2636 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2637 {
2638         struct md_page *pvh;
2639         pv_entry_t pv;
2640         vm_offset_t va_last;
2641         vm_page_t m;
2642
2643         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2644         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2645             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2646
2647         /*
2648          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2649          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2650          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2651          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2652          * removes one of the mappings that is being promoted.
2653          */
2654         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2655         va = trunc_4mpage(va);
2656         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2657         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2658         pvh = pa_to_pvh(pa);
2659         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2660         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2661         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2662         do {
2663                 m++;
2664                 va += PAGE_SIZE;
2665                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2666         } while (va < va_last);
2667 }
2668 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2669
2670 static void
2671 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2672 {
2673         pv_entry_t pv;
2674
2675         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2676         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2677         free_pv_entry(pmap, pv);
2678 }
2679
2680 static void
2681 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2682 {
2683         struct md_page *pvh;
2684
2685         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2686         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2687         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2688                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2689                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2690                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2691         }
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Create a pv entry for page at pa for
2696  * (pmap, va).
2697  */
2698 static void
2699 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2700 {
2701         pv_entry_t pv;
2702
2703         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2704         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2705         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2706         pv->pv_va = va;
2707         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2708 }
2709
2710 /*
2711  * Conditionally create a pv entry.
2712  */
2713 static boolean_t
2714 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2715 {
2716         pv_entry_t pv;
2717
2718         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2719         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2720         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2721             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2722                 pv->pv_va = va;
2723                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2724                 return (TRUE);
2725         } else
2726                 return (FALSE);
2727 }
2728
2729 /*
2730  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2731  */
2732 static bool
2733 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2734 {
2735         struct md_page *pvh;
2736         pv_entry_t pv;
2737         bool noreclaim;
2738
2739         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2740         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2741         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2742             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2743                 return (false);
2744         pv->pv_va = va;
2745         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2746         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2747         return (true);
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2752  */
2753 static void
2754 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2755 {
2756         pt_entry_t *pte;
2757
2758         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2759                 *pte = newpte;  
2760                 newpte += PAGE_SIZE;
2761         }
2762 }
2763
2764 /*
2765  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2766  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2767  */
2768 static boolean_t
2769 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2770 {
2771         pd_entry_t newpde, oldpde;
2772         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2773         vm_paddr_t mptepa;
2774         vm_page_t mpte;
2775         struct spglist free;
2776         vm_offset_t sva;
2777
2778         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2779         oldpde = *pde;
2780         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2781             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2782         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2783             NULL) {
2784                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2785                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2786                     " is missing"));
2787
2788                 /*
2789                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2790                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2791                  * allocation of the new page table page fails.
2792                  */
2793                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2794                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2795                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2796                         SLIST_INIT(&free);
2797                         sva = trunc_4mpage(va);
2798                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2799                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2800                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2801                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2802                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2803                             " in pmap %p", va, pmap);
2804                         return (FALSE);
2805                 }
2806                 if (pmap != kernel_pmap)
2807                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2808         }
2809         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2810
2811         /*
2812          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2813          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2814          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2815          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2816          */
2817         if (pmap == kernel_pmap)
2818                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2819         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2820                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2821                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2822 #ifdef SMP
2823                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2824 #endif
2825                         invlcaddr(PADDR1);
2826                         PMAP1changed++;
2827                 } else
2828 #ifdef SMP
2829                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2830                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2831                         invlcaddr(PADDR1);
2832                         PMAP1changedcpu++;
2833                 } else
2834 #endif
2835                         PMAP1unchanged++;
2836                 firstpte = PADDR1;
2837         } else {
2838                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2839                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2840                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2841                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2842                 }
2843                 firstpte = PADDR2;
2844         }
2845         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2846         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2847             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2848         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2849             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2850         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2851         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2852                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2853
2854         /*
2855          * If the page table page is new, initialize it.
2856          */
2857         if (mpte->wire_count == 1) {
2858                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2859                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2860         }
2861         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2862             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2863             " addresses"));
2864
2865         /*
2866          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2867          * entries.
2868          */ 
2869         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2870                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2871         
2872         /*
2873          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2874          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2875          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2876          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2877          * the read above and the store below. 
2878          */
2879         if (workaround_erratum383)
2880                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2881         else if (pmap == kernel_pmap)
2882                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2883         else
2884                 pde_store(pde, newpde); 
2885         if (firstpte == PADDR2)
2886                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2887
2888         /*
2889          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2890          */
2891         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2892
2893         /*
2894          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2895          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2896          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2897          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2898          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2899          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2900          * the 2mpage to referencing the page table page.
2901          */
2902         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2903                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2904
2905         pmap_pde_demotions++;
2906         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2907             " in pmap %p", va, pmap);
2908         return (TRUE);
2909 }
2910
2911 /*
2912  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2913  */
2914 static void
2915 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2916 {
2917         pd_entry_t newpde;
2918         vm_paddr_t mptepa;
2919         vm_page_t mpte;
2920
2921         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2922         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2923         if (mpte == NULL)
2924                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2925
2926         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2927         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2928
2929         /*
2930          * Initialize the page table page.
2931          */
2932         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2933
2934         /*
2935          * Remove the mapping.
2936          */
2937         if (workaround_erratum383)
2938                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2939         else 
2940                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2941
2942         /*
2943          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2944          */
2945         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2946 }
2947
2948 /*
2949  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2950  */
2951 static void
2952 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2953     struct spglist *free)
2954 {
2955         struct md_page *pvh;
2956         pd_entry_t oldpde;
2957         vm_offset_t eva, va;
2958         vm_page_t m, mpte;
2959
2960         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2961         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2962             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2963         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2964         if (oldpde & PG_W)
2965                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2966
2967         /*
2968          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2969          * PG_G.
2970          */
2971         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2972                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2973
2974         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2975         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2976                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2977                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2978                 eva = sva + NBPDR;
2979                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2980                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2981                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2982                                 vm_page_dirty(m);
2983                         if (oldpde & PG_A)
2984                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2985                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2986                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2987                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2988                 }
2989         }
2990         if (pmap == kernel_pmap) {
2991                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2992         } else {
2993                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2994                 if (mpte != NULL) {
2995                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2996                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2997                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2998                         mpte->wire_count = 0;
2999                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3000                 }
3001         }
3002 }
3003
3004 /*
3005  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3006  */
3007 static int
3008 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3009     struct spglist *free)
3010 {
3011         pt_entry_t oldpte;
3012         vm_page_t m;
3013
3014         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3015         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3016         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3017         KASSERT(oldpte != 0,
3018             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3019         if (oldpte & PG_W)
3020                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3021         /*
3022          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3023          * PG_G.
3024          */
3025         if (oldpte & PG_G)
3026                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3027         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3028         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3029                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3030                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3031                         vm_page_dirty(m);
3032                 if (oldpte & PG_A)
3033                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3034                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3035         }
3036         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3037 }
3038
3039 /*
3040  * Remove a single page from a process address space
3041  */
3042 static void
3043 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3044 {
3045         pt_entry_t *pte;
3046
3047         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3048         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3049         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3050         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3051                 return;
3052         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3053         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3054 }
3055
3056 /*
3057  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3058  */
3059 static bool
3060 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3061     struct spglist *free)
3062 {
3063         pt_entry_t *pte;
3064         bool anyvalid;
3065
3066         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3067         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3068         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3069         anyvalid = false;
3070         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3071             sva += PAGE_SIZE) {
3072                 if (*pte == 0)
3073                         continue;
3074
3075                 /*
3076                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3077                  * pmap_remove_pte().
3078                  */
3079                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3080                         anyvalid = true;
3081
3082                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3083                         break;
3084         }
3085         return (anyvalid);
3086 }
3087
3088 /*
3089  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3090  *
3091  *      It is assumed that the start and end are properly
3092  *      rounded to the page size.
3093  */
3094 void
3095 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3096 {
3097         vm_offset_t pdnxt;
3098         pd_entry_t ptpaddr;
3099         struct spglist free;
3100         int anyvalid;
3101
3102         /*
3103          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3104          */
3105         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3106                 return;
3107
3108         anyvalid = 0;
3109         SLIST_INIT(&free);
3110
3111         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3112         sched_pin();
3113         PMAP_LOCK(pmap);
3114
3115         /*
3116          * special handling of removing one page.  a very
3117          * common operation and easy to short circuit some
3118          * code.
3119          */
3120         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3121             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3122                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3123                 goto out;
3124         }
3125
3126         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3127                 u_int pdirindex;
3128
3129                 /*
3130                  * Calculate index for next page table.
3131                  */
3132                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3133                 if (pdnxt < sva)
3134                         pdnxt = eva;
3135                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3136                         break;
3137
3138                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3139                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3140
3141                 /*
3142                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3143                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3144                  */
3145                 if (ptpaddr == 0)
3146                         continue;
3147
3148                 /*
3149                  * Check for large page.
3150                  */
3151                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3152                         /*
3153                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3154                          * demote the mapping and fall through.
3155                          */
3156                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3157                                 /*
3158                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3159                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3160                                  */
3161                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3162                                         anyvalid = 1;
3163                                 pmap_remove_pde(pmap,
3164                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3165                                 continue;
3166                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3167                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3168                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3169                                 continue;
3170                         }
3171                 }
3172
3173                 /*
3174                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3175                  * by the current page table page, or to the end of the
3176                  * range being removed.
3177                  */
3178                 if (pdnxt > eva)
3179                         pdnxt = eva;
3180
3181                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3182                         anyvalid = 1;
3183         }
3184 out:
3185         sched_unpin();
3186         if (anyvalid)
3187                 pmap_invalidate_all(pmap);
3188         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3189         PMAP_UNLOCK(pmap);
3190         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3191 }
3192
3193 /*
3194  *      Routine:        pmap_remove_all
3195  *      Function:
3196  *              Removes this physical page from
3197  *              all physical maps in which it resides.
3198  *              Reflects back modify bits to the pager.
3199  *
3200  *      Notes:
3201  *              Original versions of this routine were very
3202  *              inefficient because they iteratively called
3203  *              pmap_remove (slow...)
3204  */
3205
3206 void
3207 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3208 {
3209         struct md_page *pvh;
3210         pv_entry_t pv;
3211         pmap_t pmap;
3212         pt_entry_t *pte, tpte;
3213         pd_entry_t *pde;
3214         vm_offset_t va;
3215         struct spglist free;
3216
3217         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3218             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3219         SLIST_INIT(&free);
3220         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3221         sched_pin();
3222         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3223                 goto small_mappings;
3224         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3225         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3226                 va = pv->pv_va;
3227                 pmap = PV_PMAP(pv);
3228                 PMAP_LOCK(pmap);
3229                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3230                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3231                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3232         }
3233 small_mappings:
3234         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3235                 pmap = PV_PMAP(pv);
3236                 PMAP_LOCK(pmap);
3237                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3238                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3239                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3240                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3241                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3242                 tpte = pte_load_clear(pte);
3243                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3244                     pmap, pv->pv_va));
3245                 if (tpte & PG_W)
3246                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3247                 if (tpte & PG_A)
3248                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3249
3250                 /*
3251                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3252                  */
3253                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3254                         vm_page_dirty(m);
3255                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3256                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3257                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3258                 free_pv_entry(pmap, pv);
3259                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3260         }
3261         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3262         sched_unpin();
3263         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3264         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3265 }
3266
3267 /*
3268  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3269  */
3270 static boolean_t
3271 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3272 {
3273         pd_entry_t newpde, oldpde;
3274         vm_offset_t eva, va;
3275         vm_page_t m;
3276         boolean_t anychanged;
3277
3278         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3279         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3280             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3281         anychanged = FALSE;
3282 retry:
3283         oldpde = newpde = *pde;
3284         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3285             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3286                 eva = sva + NBPDR;
3287                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3288                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3289                         vm_page_dirty(m);
3290         }
3291         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3292                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3293 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3294         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3295                 newpde |= pg_nx;
3296 #endif
3297         if (newpde != oldpde) {
3298                 /*
3299                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3300                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3301                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3302                  */
3303                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3304                         goto retry;
3305                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3306                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3307                 else
3308                         anychanged = TRUE;
3309         }
3310         return (anychanged);
3311 }
3312
3313 /*
3314  *      Set the physical protection on the
3315  *      specified range of this map as requested.
3316  */
3317 void
3318 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3319 {
3320         vm_offset_t pdnxt;
3321         pd_entry_t ptpaddr;
3322         pt_entry_t *pte;
3323         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3324
3325         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3326         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3327                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3328                 return;
3329         }
3330
3331 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3332         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3333             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3334                 return;
3335 #else
3336         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3337                 return;
3338 #endif
3339
3340         if (pmap_is_current(pmap))
3341                 pv_lists_locked = FALSE;
3342         else {
3343                 pv_lists_locked = TRUE;
3344 resume:
3345                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3346                 sched_pin();
3347         }
3348         anychanged = FALSE;
3349
3350         PMAP_LOCK(pmap);
3351         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3352                 pt_entry_t obits, pbits;
3353                 u_int pdirindex;
3354
3355                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3356                 if (pdnxt < sva)
3357                         pdnxt = eva;
3358
3359                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3360                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3361
3362                 /*
3363                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3364                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3365                  */
3366                 if (ptpaddr == 0)
3367                         continue;
3368
3369                 /*
3370                  * Check for large page.
3371                  */
3372                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3373                         /*
3374                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3375                          * demote the mapping and fall through.
3376                          */
3377                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3378                                 /*
3379                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3380                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3381                                  */
3382                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3383                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3384                                         anychanged = TRUE;
3385                                 continue;
3386                         } else {
3387                                 if (!pv_lists_locked) {
3388                                         pv_lists_locked = TRUE;
3389                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3390                                                 if (anychanged)
3391                                                         pmap_invalidate_all(
3392                                                             pmap);
3393                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3394                                                 goto resume;
3395                                         }
3396                                         sched_pin();
3397                                 }
3398                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3399                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3400                                         /*
3401                                          * The large page mapping was
3402                                          * destroyed.
3403                                          */
3404                                         continue;
3405                                 }
3406                         }
3407                 }
3408
3409                 if (pdnxt > eva)
3410                         pdnxt = eva;
3411
3412                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3413                     sva += PAGE_SIZE) {
3414                         vm_page_t m;
3415
3416 retry:
3417                         /*
3418                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3419                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3420                          * significant 32 bits.
3421                          */
3422                         obits = pbits = *pte;
3423                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3424                                 continue;
3425
3426                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3427                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3428                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3429                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3430                                         vm_page_dirty(m);
3431                                 }
3432                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3433                         }
3434 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3435                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3436                                 pbits |= pg_nx;
3437 #endif
3438
3439                         if (pbits != obits) {
3440 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3441                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3442                                         goto retry;
3443 #else
3444                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3445                                     pbits))
3446                                         goto retry;
3447 #endif
3448                                 if (obits & PG_G)
3449                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3450                                 else
3451                                         anychanged = TRUE;
3452                         }
3453                 }
3454         }
3455         if (anychanged)
3456                 pmap_invalidate_all(pmap);
3457         if (pv_lists_locked) {
3458                 sched_unpin();
3459                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3460         }
3461         PMAP_UNLOCK(pmap);
3462 }
3463
3464 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3465 /*
3466  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3467  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3468  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3469  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3470  * mappings must have identical characteristics.
3471  *
3472  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3473  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3474  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3475  * pmap.
3476  */
3477 static void
3478 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3479 {
3480         pd_entry_t newpde;
3481         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3482         vm_offset_t oldpteva;
3483         vm_page_t mpte;
3484
3485         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3486
3487         /*
3488          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3489          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3490          * within a 2- or 4MB page.
3491          */
3492         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3493 setpde:
3494         newpde = *firstpte;
3495         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3496                 pmap_pde_p_failures++;
3497                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3498                     " in pmap %p", va, pmap);
3499                 return;
3500         }
3501         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3502                 pmap_pde_p_failures++;
3503                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3504                     " in pmap %p", va, pmap);
3505                 return;
3506         }
3507         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3508                 /*
3509                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3510                  * a TLB invalidation.
3511                  */
3512                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3513                     ~PG_RW))  
3514                         goto setpde;
3515                 newpde &= ~PG_RW;
3516         }
3517
3518         /* 
3519          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3520          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3521          * characteristics to the first PTE.
3522          */
3523         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3524         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3525 setpte:
3526                 oldpte = *pte;
3527                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3528                         pmap_pde_p_failures++;
3529                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3530                             " in pmap %p", va, pmap);
3531                         return;
3532                 }
3533                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3534                         /*
3535                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3536                          * without a TLB invalidation.
3537                          */
3538                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3539                             oldpte & ~PG_RW))
3540                                 goto setpte;
3541                         oldpte &= ~PG_RW;
3542                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3543                             (va & ~PDRMASK);
3544                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3545                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3546                 }
3547                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3548                         pmap_pde_p_failures++;
3549                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3550                             " in pmap %p", va, pmap);
3551                         return;
3552                 }
3553                 pa -= PAGE_SIZE;
3554         }
3555
3556         /*
3557          * Save the page table page in its current state until the PDE
3558          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3559          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3560          */
3561         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3562         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3563             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3564             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3565         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3566             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3567         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3568                 pmap_pde_p_failures++;
3569                 CTR2(KTR_PMAP,
3570                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3571                     pmap);
3572                 return;
3573         }
3574
3575         /*
3576          * Promote the pv entries.
3577          */
3578         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3579                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3580
3581         /*
3582          * Propagate the PAT index to its proper position.
3583          */
3584         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3585                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3586
3587         /*
3588          * Map the superpage.
3589          */
3590         if (workaround_erratum383)
3591                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3592         else if (pmap == kernel_pmap)
3593                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3594         else
3595                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3596
3597         pmap_pde_promotions++;
3598         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3599             " in pmap %p", va, pmap);
3600 }
3601 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3602
3603 /*
3604  *      Insert the given physical page (p) at
3605  *      the specified virtual address (v) in the
3606  *      target physical map with the protection requested.
3607  *
3608  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3609  *      that the related pte can not be reclaimed.
3610  *
3611  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3612  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3613  *      insert this page into the given map NOW.
3614  */
3615 int
3616 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3617     u_int flags, int8_t psind)
3618 {
3619         pd_entry_t *pde;
3620         pt_entry_t *pte;
3621         pt_entry_t newpte, origpte;
3622         pv_entry_t pv;
3623         vm_paddr_t opa, pa;
3624         vm_page_t mpte, om;
3625         int rv;
3626
3627         va = trunc_page(va);
3628         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3629             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3630             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3631         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3632             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3633             va));
3634         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3635             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3636             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3637         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3638                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3639         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3640             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3641         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3642         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3643         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3644                 newpte |= PG_M;
3645         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3646                 newpte |= PG_RW;
3647         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3648             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3649 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3650         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3651                 newpte |= pg_nx;
3652 #endif
3653         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3654                 newpte |= PG_W;
3655         if (pmap != kernel_pmap)
3656                 newpte |= PG_U;
3657         newpte |= pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, psind > 0);
3658         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3659                 newpte |= PG_MANAGED;
3660
3661         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3662         PMAP_LOCK(pmap);
3663         sched_pin();
3664         if (psind == 1) {
3665                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3666                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3667                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3668                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3669                 goto out;
3670         }
3671
3672         pde = pmap_pde(pmap, va);
3673         if (pmap != kernel_pmap) {
3674                 /*
3675                  * va is for UVA.
3676                  * In the case that a page table page is not resident,
3677                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3678                  * demotion.
3679                  */
3680                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3681                 if (mpte == NULL) {
3682                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3683                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3684                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3685                         goto out;
3686                 }
3687         } else {
3688                 /*
3689                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3690                  * to install a page table page.  PG_V is also
3691                  * asserted by pmap_demote_pde().
3692                  */
3693                 mpte = NULL;
3694                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3695                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3696                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3697                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3698                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3699         }
3700         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3701
3702         /*
3703          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3704          * happen.  We should have either allocated the page table
3705          * page or demoted the existing mapping above.
3706          */
3707         if (pte == NULL) {
3708                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3709                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3710         }
3711
3712         origpte = *pte;
3713         pv = NULL;
3714
3715         /*
3716          * Is the specified virtual address already mapped?
3717          */
3718         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3719                 /*
3720                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3721                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3722                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3723                  * the PT page will be also.
3724                  */
3725                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3726                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3727                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3728                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3729
3730                 /*
3731                  * Remove the extra PT page reference.
3732                  */
3733                 if (mpte != NULL) {
3734                         mpte->wire_count--;
3735                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3736                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3737                              " va: 0x%x", va));
3738                 }
3739
3740                 /*
3741                  * Has the physical page changed?
3742                  */
3743                 opa = origpte & PG_FRAME;
3744                 if (opa == pa) {
3745                         /*
3746                          * No, might be a protection or wiring change.
3747                          */
3748                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3749                             (newpte & PG_RW) != 0)
3750                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3751                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3752                                 goto unchanged;
3753                         goto validate;
3754                 }
3755
3756                 /*
3757                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3758                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3759                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3760                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3761                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3762                  * avoiding an allocation.
3763                  *
3764                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3765                  */
3766                 origpte = pte_load_clear(pte);
3767                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3768                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3769                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3770                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3771
3772                         /*
3773                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3774                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3775                          * pmap_ts_referenced().
3776                          */
3777                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3778                                 vm_page_dirty(om);
3779                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3780                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3781                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3782                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3783                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3784                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3785                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3786                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3787                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3788                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3789                 }
3790                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3791                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3792                 origpte = 0;
3793         } else {
3794                 /*
3795                  * Increment the counters.
3796                  */
3797                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3798                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3799                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3800         }
3801
3802         /*
3803          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3804          */
3805         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3806                 if (pv == NULL) {
3807                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3808                         pv->pv_va = va;
3809                 }
3810                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3811                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3812                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3813         }
3814
3815         /*
3816          * Update the PTE.
3817          */
3818         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3819 validate:
3820                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3821                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3822                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3823                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3824                     (PG_M | PG_RW)) {
3825                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3826                                 vm_page_dirty(m);
3827
3828                         /*
3829                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3830                          * invalidation may nonetheless be required because
3831                          * the PTE no longer has PG_M set.
3832                          */
3833                 }
3834 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3835                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3836                         /*
3837                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3838                          */
3839                         goto unchanged;
3840                 }
3841 #endif
3842                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3843                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3844         } else
3845                 pte_store(pte, newpte);
3846
3847 unchanged:
3848
3849 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3850         /*
3851          * If both the page table page and the reservation are fully
3852          * populated, then attempt promotion.
3853          */
3854         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3855             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3856             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3857                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3858 #endif
3859
3860         rv = KERN_SUCCESS;
3861 out:
3862         sched_unpin();
3863         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3864         PMAP_UNLOCK(pmap);
3865         return (rv);
3866 }
3867
3868 /*
3869  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3870  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3871  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3872  * reclaiming another PV entry.
3873  */
3874 static bool
3875 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3876 {
3877         pd_entry_t newpde;
3878
3879         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3880         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3881             PG_PS | PG_V;
3882         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3883                 newpde |= PG_MANAGED;
3884 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3885         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3886                 newpde |= pg_nx;
3887 #endif
3888         if (pmap != kernel_pmap)
3889                 newpde |= PG_U;
3890         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3891             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3892             KERN_SUCCESS);
3893 }
3894
3895 /*
3896  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3897  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3898  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3899  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3900  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3901  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3902  *
3903  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3904  */
3905 static int
3906 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3907     vm_page_t m)
3908 {
3909         struct spglist free;
3910         pd_entry_t oldpde, *pde;
3911         vm_page_t mt;
3912
3913         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3914         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3915             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3917         pde = pmap_pde(pmap, va);
3918         oldpde = *pde;
3919         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3920                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3921                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3922                             " in pmap %p", va, pmap);
3923                         return (KERN_FAILURE);
3924                 }
3925                 /* Break the existing mapping(s). */
3926                 SLIST_INIT(&free);
3927                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3928                         /*
3929                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3930                          * reserved PT page could be freed.
3931                          */
3932                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3933                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3934                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3935                 } else {
3936                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3937                                pmap_invalidate_all(pmap);
3938                 }
3939                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3940                 if (pmap == kernel_pmap) {
3941                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3942                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3943                                 /*
3944                                  * XXX Currently, this can't happen because
3945                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3946                                  * on the kernel pmap.
3947                                  */
3948                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3949                         }
3950                 } else
3951                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3952                             pde));
3953         }
3954         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3955                 /*
3956                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3957                  */
3958                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3959                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3960                             " in pmap %p", va, pmap);
3961                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3962                 }
3963                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3964                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3965                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3966                 }
3967         }
3968
3969         /*
3970          * Increment counters.
3971          */
3972         if ((newpde & PG_W) != 0)
3973                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3974         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3975
3976         /*
3977          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3978          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3979          */
3980         pde_store(pde, newpde);
3981
3982         pmap_pde_mappings++;
3983         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3984             " in pmap %p", va, pmap);
3985         return (KERN_SUCCESS);
3986 }
3987
3988 /*
3989  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3990  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3991  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3992  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3993  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3994  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3995  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3996  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3997  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3998  * corresponding offset from m_start are mapped.
3999  */
4000 void
4001 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4002     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4003 {
4004         vm_offset_t va;
4005         vm_page_t m, mpte;
4006         vm_pindex_t diff, psize;
4007
4008         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4009
4010         psize = atop(end - start);
4011         mpte = NULL;
4012         m = m_start;
4013         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4014         PMAP_LOCK(pmap);
4015         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4016                 va = start + ptoa(diff);
4017                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4018                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4019                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4020                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4021                 else
4022                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4023                             mpte);
4024                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4025         }
4026         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4027         PMAP_UNLOCK(pmap);
4028 }
4029
4030 /*
4031  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4032  * 1. Current pmap & pmap exists.
4033  * 2. Not wired.
4034  * 3. Read access.
4035  * 4. No page table pages.
4036  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4037  */
4038
4039 void
4040 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4041 {
4042
4043         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4044         PMAP_LOCK(pmap);
4045         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4046         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4047         PMAP_UNLOCK(pmap);
4048 }
4049
4050 static vm_page_t
4051 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4052     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4053 {
4054         pt_entry_t *pte;
4055         vm_paddr_t pa;
4056         struct spglist free;
4057
4058         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4059             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4060             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4061         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4062         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4063
4064         /*
4065          * In the case that a page table page is not
4066          * resident, we are creating it here.
4067          */
4068         if (pmap != kernel_pmap) {
4069                 u_int ptepindex;
4070                 pd_entry_t ptepa;
4071
4072                 /*
4073                  * Calculate pagetable page index
4074                  */
4075                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4076                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4077                         mpte->wire_count++;
4078                 } else {
4079                         /*
4080                          * Get the page directory entry
4081                          */
4082                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4083
4084                         /*
4085                          * If the page table page is mapped, we just increment
4086                          * the hold count, and activate it.
4087                          */
4088                         if (ptepa) {
4089                                 if (ptepa & PG_PS)
4090                                         return (NULL);
4091                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4092                                 mpte->wire_count++;
4093                         } else {
4094                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4095                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4096                                 if (mpte == NULL)
4097                                         return (mpte);
4098                         }
4099                 }
4100         } else {
4101                 mpte = NULL;
4102         }
4103
4104         sched_pin();
4105         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4106         if (*pte) {
4107                 if (mpte != NULL) {
4108                         mpte->wire_count--;
4109                         mpte = NULL;
4110                 }
4111                 sched_unpin();
4112                 return (mpte);
4113         }
4114
4115         /*
4116          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4117          */
4118         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4119             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4120                 if (mpte != NULL) {
4121                         SLIST_INIT(&free);
4122                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4123                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4124                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4125                         }
4126                         
4127                         mpte = NULL;
4128                 }
4129                 sched_unpin();
4130                 return (mpte);
4131         }
4132
4133         /*
4134          * Increment counters
4135          */
4136         pmap->pm_stats.resident_count++;
4137
4138         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4139 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4140         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4141                 pa |= pg_nx;
4142 #endif
4143
4144         /*
4145          * Now validate mapping with RO protection
4146          */
4147         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4148                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4149         else
4150                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4151         sched_unpin();
4152         return (mpte);
4153 }
4154
4155 /*
4156  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4157  * to be used for panic dumps.
4158  */
4159 void *
4160 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4161 {
4162         vm_offset_t va;
4163
4164         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4165         pmap_kenter(va, pa);
4166         invlpg(va);
4167         return ((void *)crashdumpmap);
4168 }
4169
4170 /*
4171  * This code maps large physical mmap regions into the
4172  * processor address space.  Note that some shortcuts
4173  * are taken, but the code works.
4174  */
4175 void
4176 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4177     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4178 {
4179         pd_entry_t *pde;
4180         vm_paddr_t pa, ptepa;
4181         vm_page_t p;
4182         int pat_mode;
4183
4184         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4185         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4186             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4187         if (pg_ps_enabled &&
4188             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4189                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4190                         return;
4191                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4192                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4193                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4194                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4195
4196                 /*
4197                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4198                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4199                  */
4200                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4201                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4202                         return;
4203
4204                 /*
4205                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4206                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4207                  * memory attributes.
4208                  */
4209                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4210                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4211                     pa += PAGE_SIZE) {
4212                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4213                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4214                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4215                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4216                                 return;
4217                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4218                 }
4219
4220                 /*
4221                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4222                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4223                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4224                  */
4225                 PMAP_LOCK(pmap);
4226                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
4227                     size; pa += NBPDR) {
4228                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4229                         if (*pde == 0) {
4230                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4231                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4232                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4233                                     PAGE_SIZE;
4234                                 pmap_pde_mappings++;
4235                         }
4236                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4237                         addr += NBPDR;
4238                 }
4239                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4240         }
4241 }
4242
4243 /*
4244  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4245  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4246  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4247  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4248  *
4249  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4250  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4251  */
4252 void
4253 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4254 {
4255         vm_offset_t pdnxt;
4256         pd_entry_t *pde;
4257         pt_entry_t *pte;
4258         boolean_t pv_lists_locked;
4259
4260         if (pmap_is_current(pmap))
4261                 pv_lists_locked = FALSE;
4262         else {
4263                 pv_lists_locked = TRUE;
4264 resume:
4265                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4266                 sched_pin();
4267         }
4268         PMAP_LOCK(pmap);
4269         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4270                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4271                 if (pdnxt < sva)
4272                         pdnxt = eva;
4273                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4274                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4275                         continue;
4276                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4277                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4278                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4279                                     (uintmax_t)*pde);
4280
4281                         /*
4282                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4283                          * demote the mapping and fall through.
4284                          */
4285                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4286                                 /*
4287                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4288                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4289                                  * significant 32 bits.
4290                                  */
4291                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4292                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4293                                     PAGE_SIZE;
4294                                 continue;
4295                         } else {
4296                                 if (!pv_lists_locked) {
4297                                         pv_lists_locked = TRUE;
4298                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4299                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4300                                                 /* Repeat sva. */
4301                                                 goto resume;
4302                                         }
4303                                         sched_pin();
4304                                 }
4305                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4306                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4307                         }
4308                 }
4309                 if (pdnxt > eva)
4310                         pdnxt = eva;
4311                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4312                     sva += PAGE_SIZE) {
4313                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4314                                 continue;
4315                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4316                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4317                                     (uintmax_t)*pte);
4318
4319                         /*
4320                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4321                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4322                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4323                          *
4324                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4325                          */
4326                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4327                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4328                 }
4329         }
4330         if (pv_lists_locked) {
4331                 sched_unpin();
4332                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4333         }
4334         PMAP_UNLOCK(pmap);
4335 }
4336
4337
4338 /*
4339  *      Copy the range specified by src_addr/len
4340  *      from the source map to the range dst_addr/len
4341  *      in the destination map.
4342  *
4343  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4344  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4345  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4346  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4347  *      world.
4348  */
4349
4350 void
4351 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4352     vm_offset_t src_addr)
4353 {
4354         struct spglist free;
4355         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4356         pd_entry_t srcptepaddr;
4357         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4358         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4359         u_int ptepindex;
4360
4361         if (dst_addr != src_addr)
4362                 return;
4363
4364         end_addr = src_addr + len;
4365
4366         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4367         if (dst_pmap < src_pmap) {
4368                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4369                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4370         } else {
4371                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4372                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4373         }
4374         sched_pin();
4375         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4376                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4377                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4378
4379                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4380                 if (pdnxt < addr)
4381                         pdnxt = end_addr;
4382                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4383
4384                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4385                 if (srcptepaddr == 0)
4386                         continue;
4387
4388                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4389                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4390                                 continue;
4391                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4392                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4393                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4394                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4395                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4396                                     ~PG_W;
4397                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4398                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4399                                 pmap_pde_mappings++;
4400                         }
4401                         continue;
4402                 }
4403
4404                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4405                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4406                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4407
4408                 if (pdnxt > end_addr)
4409                         pdnxt = end_addr;
4410
4411                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4412                 while (addr < pdnxt) {
4413                         ptetemp = *src_pte;
4414                         /*
4415                          * we only virtual copy managed pages
4416                          */
4417                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4418                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4419                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4420                                 if (dstmpte == NULL)
4421                                         goto out;
4422                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4423                                 if (*dst_pte == 0 &&
4424                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4425                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4426                                         /*
4427                                          * Clear the wired, modified, and
4428                                          * accessed (referenced) bits
4429                                          * during the copy.
4430                                          */
4431                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4432                                             PG_A);
4433                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4434                                 } else {
4435                                         SLIST_INIT(&free);
4436                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4437                                             &free)) {
4438                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4439                                                     addr);
4440                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4441                                                     true);
4442                                         }
4443                                         goto out;
4444                                 }
4445                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4446                                         break;
4447                         }
4448                         addr += PAGE_SIZE;
4449                         src_pte++;
4450                 }
4451         }
4452 out:
4453         sched_unpin();
4454         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4455         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4456         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4457 }
4458
4459 /*
4460  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4461  */
4462 static __inline void
4463 pagezero(void *page)
4464 {
4465 #if defined(I686_CPU)
4466         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4467                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4468                         sse2_pagezero(page);
4469                 else
4470                         i686_pagezero(page);
4471         } else
4472 #endif
4473                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4474 }
4475
4476 /*
4477  * Zero the specified hardware page.
4478  */
4479 void
4480 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4481 {
4482         pt_entry_t *cmap_pte2;
4483         struct pcpu *pc;
4484
4485         sched_pin();
4486         pc = get_pcpu();
4487         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4488         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4489         if (*cmap_pte2)
4490                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4491         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4492             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4493         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4494         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4495         *cmap_pte2 = 0;
4496
4497         /*
4498          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4499          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4500          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4501          */
4502         sched_unpin();
4503         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4504 }
4505
4506 /*
4507  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4508  * cover an area beyond a single hardware page.
4509  */
4510 void
4511 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4512 {
4513         pt_entry_t *cmap_pte2;
4514         struct pcpu *pc;
4515
4516         sched_pin();
4517         pc = get_pcpu();
4518         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4519         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4520         if (*cmap_pte2)
4521                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4522         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4523             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4524         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4525         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4526                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4527         else
4528                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4529         *cmap_pte2 = 0;
4530         sched_unpin();
4531         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4532 }
4533
4534 /*
4535  * Copy 1 specified hardware page to another.
4536  */
4537 void
4538 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4539 {
4540         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4541         struct pcpu *pc;
4542
4543         sched_pin();
4544         pc = get_pcpu();
4545         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4546         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4547         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4548         if (*cmap_pte1)
4549                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4550         if (*cmap_pte2)
4551                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4552         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4553             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4554         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4555         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4556             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4557         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4558         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4559         *cmap_pte1 = 0;
4560         *cmap_pte2 = 0;
4561         sched_unpin();
4562         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4563 }
4564
4565 int unmapped_buf_allowed = 1;
4566
4567 void
4568 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4569     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4570 {
4571         vm_page_t a_pg, b_pg;
4572         char *a_cp, *b_cp;
4573         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4574         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4575         struct pcpu *pc;
4576         int cnt;
4577
4578         sched_pin();
4579         pc = get_pcpu();
4580         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4581         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4582         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4583         if (*cmap_pte1 != 0)
4584                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4585         if (*cmap_pte2 != 0)
4586                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4587         while (xfersize > 0) {
4588                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4589                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4590                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4591                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4592                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4593                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4594                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4595                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4596                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4597                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4598                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4599                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4600                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4601                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4602                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4603                 a_offset += cnt;
4604                 b_offset += cnt;
4605                 xfersize -= cnt;
4606         }
4607         *cmap_pte1 = 0;
4608         *cmap_pte2 = 0;
4609         sched_unpin();
4610         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4611 }
4612
4613 /*
4614  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4615  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4616  * be changed upwards or downwards in the future; it
4617  * is only necessary that true be returned for a small
4618  * subset of pmaps for proper page aging.
4619  */
4620 boolean_t
4621 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4622 {
4623         struct md_page *pvh;
4624         pv_entry_t pv;
4625         int loops = 0;
4626         boolean_t rv;
4627
4628         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4629             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4630         rv = FALSE;
4631         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4632         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4633                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4634                         rv = TRUE;
4635                         break;
4636                 }
4637                 loops++;
4638                 if (loops >= 16)
4639                         break;
4640         }
4641         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4642                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4643                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4644                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4645                                 rv = TRUE;
4646                                 break;
4647                         }
4648                         loops++;
4649                         if (loops >= 16)
4650                                 break;
4651                 }
4652         }
4653         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4654         return (rv);
4655 }
4656
4657 /*
4658  *      pmap_page_wired_mappings:
4659  *
4660  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4661  *      that are wired.
4662  */
4663 int
4664 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4665 {
4666         int count;
4667
4668         count = 0;
4669         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4670                 return (count);
4671         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4672         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4673         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4674             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4675                 count);
4676         }
4677         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4678         return (count);
4679 }
4680
4681 /*
4682  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4683  *
4684  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4685  */
4686 static int
4687 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4688 {
4689         pmap_t pmap;
4690         pt_entry_t *pte;
4691         pv_entry_t pv;
4692
4693         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4694         sched_pin();
4695         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4696                 pmap = PV_PMAP(pv);
4697                 PMAP_LOCK(pmap);
4698                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4699                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4700                         count++;
4701                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4702         }
4703         sched_unpin();
4704         return (count);
4705 }
4706
4707 /*
4708  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4709  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4710  */
4711 boolean_t
4712 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4713 {
4714         boolean_t rv;
4715
4716         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4717                 return (FALSE);
4718         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4719         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4720             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4721             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4722         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4723         return (rv);
4724 }
4725
4726 /*
4727  * Remove all pages from specified address space
4728  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4729  * is special cased for current process only, but
4730  * can have the more generic (and slightly slower)
4731  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4732  * in the case of running down an entire address space.
4733  */
4734 void
4735 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4736 {
4737         pt_entry_t *pte, tpte;
4738         vm_page_t m, mpte, mt;
4739         pv_entry_t pv;
4740         struct md_page *pvh;
4741         struct pv_chunk *pc, *npc;
4742         struct spglist free;
4743         int field, idx;
4744         int32_t bit;
4745         uint32_t inuse, bitmask;
4746         int allfree;
4747
4748         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4749                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4750                 return;
4751         }
4752         SLIST_INIT(&free);
4753         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4754         PMAP_LOCK(pmap);
4755         sched_pin();
4756         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4757                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4758                     pc->pc_pmap));
4759                 allfree = 1;
4760                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4761                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4762                         while (inuse != 0) {
4763                                 bit = bsfl(inuse);
4764                                 bitmask = 1UL << bit;
4765                                 idx = field * 32 + bit;
4766                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4767                                 inuse &= ~bitmask;
4768
4769                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4770                                 tpte = *pte;
4771                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4772                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4773                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4774                                 }
4775
4776                                 if (tpte == 0) {
4777                                         printf(
4778                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4779                                             pte, pv->pv_va);
4780                                         panic("bad pte");
4781                                 }
4782
4783 /*
4784  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4785  */
4786                                 if (tpte & PG_W) {
4787                                         allfree = 0;
4788                                         continue;
4789                                 }
4790
4791                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4792                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4793                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4794                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4795                                     (uintmax_t)tpte));
4796
4797                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4798                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4799                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4800                                     (uintmax_t)tpte));
4801
4802                                 pte_clear(pte);
4803
4804                                 /*
4805                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4806                                  */
4807                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4808                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4809                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4810                                                         vm_page_dirty(mt);
4811                                         } else
4812                                                 vm_page_dirty(m);
4813                                 }
4814
4815                                 /* Mark free */
4816                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4817                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4818                                 pv_entry_count--;
4819                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4820                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4821                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4822                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4823                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4824                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4825                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4826                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4827                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4828                                         }
4829                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4830                                         if (mpte != NULL) {
4831                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4832                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4833                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4834                                                 mpte->wire_count = 0;
4835                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4836                                         }
4837                                 } else {
4838                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4839                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4840                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4841                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4842                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4843                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4844                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4845                                         }
4846                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4847                                 }
4848                         }
4849                 }
4850                 if (allfree) {
4851                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4852                         free_pv_chunk(pc);
4853                 }
4854         }
4855         sched_unpin();
4856         pmap_invalidate_all(pmap);
4857         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4858         PMAP_UNLOCK(pmap);
4859         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4860 }
4861
4862 /*
4863  *      pmap_is_modified:
4864  *
4865  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4866  *      in any physical maps.
4867  */
4868 boolean_t
4869 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4870 {
4871         boolean_t rv;
4872
4873         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4874             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4875
4876         /*
4877          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4878          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4879          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4880          */
4881         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4882         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4883                 return (FALSE);
4884         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4885         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4886             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4887             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4888         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4889         return (rv);
4890 }
4891
4892 /*
4893  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4894  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4895  * mappings are supported.
4896  */
4897 static boolean_t
4898 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4899 {
4900         pv_entry_t pv;
4901         pt_entry_t *pte;
4902         pmap_t pmap;
4903         boolean_t rv;
4904
4905         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4906         rv = FALSE;
4907         sched_pin();
4908         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4909                 pmap = PV_PMAP(pv);
4910                 PMAP_LOCK(pmap);
4911                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4912                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4913                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4914                 if (rv)
4915                         break;
4916         }
4917         sched_unpin();
4918         return (rv);
4919 }
4920
4921 /*
4922  *      pmap_is_prefaultable:
4923  *
4924  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4925  *      for prefault.
4926  */
4927 boolean_t
4928 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4929 {
4930         pd_entry_t pde;
4931         boolean_t rv;
4932
4933         rv = FALSE;
4934         PMAP_LOCK(pmap);
4935         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4936         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4937                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4938         PMAP_UNLOCK(pmap);
4939         return (rv);
4940 }
4941
4942 /*
4943  *      pmap_is_referenced:
4944  *
4945  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4946  *      in any physical maps.
4947  */
4948 boolean_t
4949 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4950 {
4951         boolean_t rv;
4952
4953         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4954             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4955         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4956         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4957             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4958             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4959         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4960         return (rv);
4961 }
4962
4963 /*
4964  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4965  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4966  */
4967 static boolean_t
4968 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4969 {
4970         pv_entry_t pv;
4971         pt_entry_t *pte;
4972         pmap_t pmap;
4973         boolean_t rv;
4974
4975         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4976         rv = FALSE;
4977         sched_pin();
4978         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4979                 pmap = PV_PMAP(pv);
4980                 PMAP_LOCK(pmap);
4981                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4982                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4983                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4984                 if (rv)
4985                         break;
4986         }
4987         sched_unpin();
4988         return (rv);
4989 }
4990
4991 /*
4992  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4993  */
4994 void
4995 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4996 {
4997         struct md_page *pvh;
4998         pv_entry_t next_pv, pv;
4999         pmap_t pmap;
5000         pd_entry_t *pde;
5001         pt_entry_t oldpte, *pte;
5002         vm_offset_t va;
5003
5004         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5005             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5006
5007         /*
5008          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5009          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5010          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5011          */
5012         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5013         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5014                 return;
5015         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5016         sched_pin();
5017         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5018                 goto small_mappings;
5019         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5020         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5021                 va = pv->pv_va;
5022                 pmap = PV_PMAP(pv);
5023                 PMAP_LOCK(pmap);
5024                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5025                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5026                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5027                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5028         }
5029 small_mappings:
5030         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5031                 pmap = PV_PMAP(pv);
5032                 PMAP_LOCK(pmap);
5033                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5034                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5035                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5036                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5037 retry:
5038                 oldpte = *pte;
5039                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5040                         /*
5041                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5042                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5043                          * significant 32 bits.
5044                          */
5045                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5046                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5047                                 goto retry;
5048                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5049                                 vm_page_dirty(m);
5050                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5051                 }
5052                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5053         }
5054         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5055         sched_unpin();
5056         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5057 }
5058
5059 /*
5060  *      pmap_ts_referenced:
5061  *
5062  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5063  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5064  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5065  *      reference bits set.
5066  *
5067  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5068  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5069  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5070  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5071  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5072  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5073  *      to pmap_is_modified().
5074  */
5075 int
5076 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5077 {
5078         struct md_page *pvh;
5079         pv_entry_t pv, pvf;
5080         pmap_t pmap;
5081         pd_entry_t *pde;
5082         pt_entry_t *pte;
5083         vm_paddr_t pa;
5084         int rtval = 0;
5085
5086         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5087             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5088         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5089         pvh = pa_to_pvh(pa);
5090         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5091         sched_pin();
5092         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5093             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5094                 goto small_mappings;
5095         pv = pvf;
5096         do {
5097                 pmap = PV_PMAP(pv);
5098                 PMAP_LOCK(pmap);
5099                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5100                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5101                         /*
5102                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5103                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5104                          * we only update the 4KB page under test.
5105                          */
5106                         vm_page_dirty(m);
5107                 }
5108                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5109                         /*
5110                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5111                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5112                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5113                          * on the physical page number, the virtual superpage
5114                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5115                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5116                          * reference bit will result in clearing that bit.
5117                          * This function is designed to avoid the selection of
5118                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5119                          *
5120                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5121                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5122                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5123                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5124                          * since the superpage is wired, the current state of
5125                          * its reference bit won't affect page replacement.
5126                          */
5127                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5128                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5129                             (*pde & PG_W) == 0) {
5130                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5131                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5132                         }
5133                         rtval++;
5134                 }
5135                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5136                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5137                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5138                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5139                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5140                 }
5141                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5142                         goto out;
5143         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5144 small_mappings:
5145         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5146                 goto out;
5147         pv = pvf;
5148         do {
5149                 pmap = PV_PMAP(pv);
5150                 PMAP_LOCK(pmap);
5151                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5152                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5153                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5154                     m));
5155                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5156                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5157                         vm_page_dirty(m);
5158                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5159                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5160                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5161                         rtval++;
5162                 }
5163                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5164                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5165                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5166                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5167                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5168                 }
5169         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5170             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5171 out:
5172         sched_unpin();
5173         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5174         return (rtval);
5175 }
5176
5177 /*
5178  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5179  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5180  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5181  */
5182 void
5183 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5184 {
5185         pd_entry_t oldpde, *pde;
5186         pt_entry_t *pte;
5187         vm_offset_t va, pdnxt;
5188         vm_page_t m;
5189         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5190
5191         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5192                 return;
5193         if (pmap_is_current(pmap))
5194                 pv_lists_locked = FALSE;
5195         else {
5196                 pv_lists_locked = TRUE;
5197 resume:
5198                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5199                 sched_pin();
5200         }
5201         anychanged = FALSE;
5202         PMAP_LOCK(pmap);
5203         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5204                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5205                 if (pdnxt < sva)
5206                         pdnxt = eva;
5207                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5208                 oldpde = *pde;
5209                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5210                         continue;
5211                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5212                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5213                                 continue;
5214                         if (!pv_lists_locked) {
5215                                 pv_lists_locked = TRUE;
5216                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5217                                         if (anychanged)
5218                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5219                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5220                                         goto resume;
5221                                 }
5222                                 sched_pin();
5223                         }
5224                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5225                                 /*
5226                                  * The large page mapping was destroyed.
5227                                  */
5228                                 continue;
5229                         }
5230
5231                         /*
5232                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5233                          * mapping to a single page so that a subsequent
5234                          * access may repromote.  Since the underlying page
5235                          * table page is fully populated, this removal never
5236                          * frees a page table page.
5237                          */
5238                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5239                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5240                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5241                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5242                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5243                                 anychanged = TRUE;
5244                         }
5245                 }
5246                 if (pdnxt > eva)
5247                         pdnxt = eva;
5248                 va = pdnxt;
5249                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5250                     sva += PAGE_SIZE) {
5251                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5252                                 goto maybe_invlrng;
5253                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5254                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5255                                         /*
5256                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5257                                          * can be avoided by making the page
5258                                          * dirty now.
5259                                          */
5260                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5261                                         vm_page_dirty(m);
5262                                 }
5263                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5264                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5265                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5266                         else
5267                                 goto maybe_invlrng;
5268                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5269                                 if (va == pdnxt)
5270                                         va = sva;
5271                         } else
5272                                 anychanged = TRUE;
5273                         continue;
5274 maybe_invlrng:
5275                         if (va != pdnxt) {
5276                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5277                                 va = pdnxt;
5278                         }
5279                 }
5280                 if (va != pdnxt)
5281                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5282         }
5283         if (anychanged)
5284                 pmap_invalidate_all(pmap);
5285         if (pv_lists_locked) {
5286                 sched_unpin();
5287                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5288         }
5289         PMAP_UNLOCK(pmap);
5290 }
5291
5292 /*
5293  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5294  */
5295 void
5296 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5297 {
5298         struct md_page *pvh;
5299         pv_entry_t next_pv, pv;
5300         pmap_t pmap;
5301         pd_entry_t oldpde, *pde;
5302         pt_entry_t oldpte, *pte;
5303         vm_offset_t va;
5304
5305         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5306             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5307         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5308         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5309             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5310
5311         /*
5312          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5313          * If the object containing the page is locked and the page is not
5314          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5315          */
5316         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5317                 return;
5318         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5319         sched_pin();
5320         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5321                 goto small_mappings;
5322         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5323         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5324                 va = pv->pv_va;
5325                 pmap = PV_PMAP(pv);
5326                 PMAP_LOCK(pmap);
5327                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5328                 oldpde = *pde;
5329                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5330                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5331                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5332                                         /*
5333                                          * Write protect the mapping to a
5334                                          * single page so that a subsequent
5335                                          * write access may repromote.
5336                                          */
5337                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5338                                             PG_PS_FRAME);
5339                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5340                                         oldpte = *pte;
5341                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5342                                                 /*
5343                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5344                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5345                                                  * significant 32 bits.
5346                                                  */
5347                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5348                                                     oldpte,
5349                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5350                                                         oldpte = *pte;
5351                                                 vm_page_dirty(m);
5352                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5353                                         }
5354                                 }
5355                         }
5356                 }
5357                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5358         }
5359 small_mappings:
5360         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5361                 pmap = PV_PMAP(pv);
5362                 PMAP_LOCK(pmap);
5363                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5364                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5365                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5366                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5367                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5368                         /*
5369                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5370                          * in size, PG_M is among the least significant
5371                          * 32 bits. 
5372                          */
5373                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5374                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5375                 }
5376                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5377         }
5378         sched_unpin();
5379         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5380 }
5381
5382 /*
5383  * Miscellaneous support routines follow
5384  */
5385
5386 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5387 static __inline void
5388 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5389 {
5390         u_int opte, npte;
5391
5392         /*
5393          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5394          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5395          */
5396         do {
5397                 opte = *(u_int *)pte;
5398                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5399                 npte |= cache_bits;
5400         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5401 }
5402
5403 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5404 static __inline void
5405 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5406 {
5407         u_int opde, npde;
5408
5409         /*
5410          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5411          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5412          */
5413         do {
5414                 opde = *(u_int *)pde;
5415                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5416                 npde |= cache_bits;
5417         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5418 }
5419
5420 /*
5421  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5422  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5423  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5424  * NOT real memory.
5425  */
5426 void *
5427 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5428 {
5429         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5430         vm_offset_t va, offset;
5431         vm_size_t tmpsize;
5432         int i;
5433
5434         offset = pa & PAGE_MASK;
5435         size = round_page(offset + size);
5436         pa = pa & PG_FRAME;
5437
5438         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5439                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5440         else if (!pmap_initialized) {
5441                 va = 0;
5442                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5443                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5444                         if (ppim->va == 0) {
5445                                 ppim->pa = pa;
5446                                 ppim->sz = size;
5447                                 ppim->mode = mode;
5448                                 ppim->va = virtual_avail;
5449                                 virtual_avail += size;
5450                                 va = ppim->va;
5451                                 break;
5452                         }
5453                 }
5454                 if (va == 0)
5455                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5456         } else {
5457                 /*
5458                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5459                  */
5460                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5461                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5462                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5463                             ppim->mode == mode)
5464                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5465                 }
5466                 va = kva_alloc(size);
5467                 if (va == 0)
5468                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5469         }
5470         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5471                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5472         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5473         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5474         return ((void *)(va + offset));
5475 }
5476
5477 void *
5478 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5479 {
5480
5481         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5482 }
5483
5484 void *
5485 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5486 {
5487
5488         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5489 }
5490
5491 void
5492 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5493 {
5494         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5495         vm_offset_t offset;
5496         int i;
5497
5498         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5499                 return;
5500         offset = va & PAGE_MASK;
5501         size = round_page(offset + size);
5502         va = trunc_page(va);
5503         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5504                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5505                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5506                         if (pmap_initialized)
5507                                 return;
5508                         ppim->pa = 0;
5509                         ppim->va = 0;
5510                         ppim->sz = 0;
5511                         ppim->mode = 0;
5512                         if (va + size == virtual_avail)
5513                                 virtual_avail = va;
5514                         return;
5515                 }
5516         }
5517         if (pmap_initialized)
5518                 kva_free(va, size);
5519 }
5520
5521 /*
5522  * Sets the memory attribute for the specified page.
5523  */
5524 void
5525 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5526 {
5527
5528         m->md.pat_mode = ma;
5529         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5530                 return;
5531
5532         /*
5533          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5534          * See pmap_invalidate_cache_range().
5535          *
5536          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5537          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5538          * flushes the cache.
5539          */    
5540         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5541                 return;
5542
5543         /*
5544          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5545          * support self snoop, map the page transient and do
5546          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5547          * pmap_invalidate_cache_range().
5548          */
5549         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5550                 pmap_flush_page(m);
5551 }
5552
5553 static void
5554 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5555 {
5556         pt_entry_t *cmap_pte2;
5557         struct pcpu *pc;
5558         vm_offset_t sva, eva;
5559         bool useclflushopt;
5560
5561         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5562         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5563                 sched_pin();
5564                 pc = get_pcpu();
5565                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5566                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5567                 if (*cmap_pte2)
5568                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5569                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5570                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5571                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5572                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5573                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5574
5575                 /*
5576                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5577                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5578                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5579                  * any other instruction.
5580                  */
5581                 if (useclflushopt)
5582                         sfence();
5583                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5584                         mfence();
5585                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5586                         if (useclflushopt)
5587                                 clflushopt(sva);
5588                         else
5589                                 clflush(sva);
5590                 }
5591                 if (useclflushopt)
5592                         sfence();
5593                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5594                         mfence();
5595                 *cmap_pte2 = 0;
5596                 sched_unpin();
5597                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5598         } else
5599                 pmap_invalidate_cache();
5600 }
5601
5602 /*
5603  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5604  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5605  * completely contained within either the kernel map.
5606  *
5607  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5608  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5609  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5610  * there was insufficient memory available to complete the change.
5611  */
5612 int
5613 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5614 {
5615         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5616         pd_entry_t *pde;
5617         pt_entry_t *pte;
5618         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5619         boolean_t changed;
5620
5621         base = trunc_page(va);
5622         offset = va & PAGE_MASK;
5623         size = round_page(offset + size);
5624
5625         /*
5626          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5627          */
5628         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5629                 return (EINVAL);
5630
5631         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5632         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5633         changed = FALSE;
5634
5635         /*
5636          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5637          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5638          */
5639         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5640         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5641                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5642                 if (*pde == 0) {
5643                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5644                         return (EINVAL);
5645                 }
5646                 if (*pde & PG_PS) {
5647                         /*
5648                          * If the current 2/4MB page already has
5649                          * the required memory type, then we need not
5650                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5651                          * the next 2/4MB page frame.
5652                          */
5653                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5654                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5655                                 continue;
5656                         }
5657
5658                         /*
5659                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5660                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5661                          * within the range, then we need not break
5662                          * down this page into 4KB pages.
5663                          */
5664                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5665                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5666                                 tmpva += NBPDR;
5667                                 continue;
5668                         }
5669                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5670                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5671                                 return (ENOMEM);
5672                         }
5673                 }
5674                 pte = vtopte(tmpva);
5675                 if (*pte == 0) {
5676                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5677                         return (EINVAL);
5678                 }
5679                 tmpva += PAGE_SIZE;
5680         }
5681         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5682
5683         /*
5684          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5685          * cache mode if required.
5686          */
5687         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5688                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5689                 if (*pde & PG_PS) {
5690                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5691                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5692                                 changed = TRUE;
5693                         }
5694                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5695                 } else {
5696                         pte = vtopte(tmpva);
5697                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5698                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5699                                 changed = TRUE;
5700                         }
5701                         tmpva += PAGE_SIZE;
5702                 }
5703         }
5704
5705         /*
5706          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5707          * shouldn't be, etc.
5708          */
5709         if (changed) {
5710                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5711                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5712         }
5713         return (0);
5714 }
5715
5716 /*
5717  * perform the pmap work for mincore
5718  */
5719 int
5720 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5721 {
5722         pd_entry_t pde;
5723         pt_entry_t pte;
5724         vm_paddr_t pa;
5725         int val;
5726
5727         PMAP_LOCK(pmap);
5728 retry:
5729         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5730         if (pde != 0) {
5731                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5732                         pte = pde;
5733                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5734                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5735                             PG_FRAME;
5736                         val = MINCORE_SUPER;
5737                 } else {
5738                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5739                         pa = pte & PG_FRAME;
5740                         val = 0;
5741                 }
5742         } else {
5743                 pte = 0;
5744                 pa = 0;
5745                 val = 0;
5746         }
5747         if ((pte & PG_V) != 0) {
5748                 val |= MINCORE_INCORE;
5749                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5750                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5751                 if ((pte & PG_A) != 0)
5752                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5753         }
5754         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5755             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5756             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5757                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5758                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5759                         goto retry;
5760         } else
5761                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5762         PMAP_UNLOCK(pmap);
5763         return (val);
5764 }
5765
5766 void
5767 pmap_activate(struct thread *td)
5768 {
5769         pmap_t  pmap, oldpmap;
5770         u_int   cpuid;
5771         u_int32_t  cr3;
5772
5773         critical_enter();
5774         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5775         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5776         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5777 #if defined(SMP)
5778         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5779         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5780 #else
5781         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5782         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5783 #endif
5784 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5785         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5786 #else
5787         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5788 #endif
5789         /*
5790          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5791          */
5792         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5793         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5794         critical_exit();
5795 }
5796
5797 void
5798 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5799 {
5800 }
5801
5802 /*
5803  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5804  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5805  */
5806 void
5807 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5808     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5809 {
5810         vm_offset_t superpage_offset;
5811
5812         if (size < NBPDR)
5813                 return;
5814         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5815                 offset += ptoa(object->pg_color);
5816         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5817         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5818             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5819                 return;
5820         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5821                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5822         else
5823                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5824 }
5825
5826 vm_offset_t
5827 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5828 {
5829         vm_offset_t qaddr;
5830         pt_entry_t *pte;
5831
5832         critical_enter();
5833         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5834         pte = vtopte(qaddr);
5835
5836         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5837         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5838             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5839         invlpg(qaddr);
5840
5841         return (qaddr);
5842 }
5843
5844 void
5845 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5846 {
5847         vm_offset_t qaddr;
5848         pt_entry_t *pte;
5849
5850         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5851         pte = vtopte(qaddr);
5852
5853         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5854         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5855
5856         *pte = 0;
5857         critical_exit();
5858 }
5859
5860 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5861 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5862 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5863
5864 static int
5865 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5866     vmem_addr_t *addrp)
5867 {
5868         vm_page_t m;
5869         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5870         pt_entry_t *trm_pte;
5871
5872         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5873         size = round_page(size) + trm_guard;
5874         for (;;) {
5875                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5876                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5877                         return (ENOMEM);
5878                 addr = prev_addr + size;
5879                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5880                         break;
5881         }
5882         prev_addr += trm_guard;
5883         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5884         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5885                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5886                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5887                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5888                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5889                     pmap_cache_bits(VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5890         }
5891         *addrp = prev_addr;
5892         return (0);
5893 }
5894
5895 static
5896 void pmap_init_trm(void)
5897 {
5898         vm_page_t pd_m;
5899
5900         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5901         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5902                 trm_guard = 0;
5903         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5904         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5905         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5906             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5907         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5908                 pmap_zero_page(pd_m);
5909         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5910             pmap_cache_bits(VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5911 }
5912
5913 void *
5914 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5915 {
5916         vmem_addr_t res;
5917         int error;
5918
5919         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5920         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5921             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5922         if (error != 0)
5923                 return (NULL);
5924         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5925                 bzero((void *)res, size);
5926         return ((void *)res);
5927 }
5928
5929 void
5930 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5931 {
5932
5933         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5934 }
5935
5936 #if defined(PMAP_DEBUG)
5937 pmap_pid_dump(int pid)
5938 {
5939         pmap_t pmap;
5940         struct proc *p;
5941         int npte = 0;
5942         int index;
5943
5944         sx_slock(&allproc_lock);
5945         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5946                 if (p->p_pid != pid)
5947                         continue;
5948
5949                 if (p->p_vmspace) {
5950                         int i,j;
5951                         index = 0;
5952                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5953                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5954                                 pd_entry_t *pde;
5955                                 pt_entry_t *pte;
5956                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5957                                 
5958                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5959                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5960                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5961                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5962                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5963                                                         if (index) {
5964                                                                 index = 0;
5965                                                                 printf("\n");
5966                                                         }
5967                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5968                                                         return (npte);
5969                                                 }
5970                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5971                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5972                                                         pt_entry_t pa;
5973                                                         vm_page_t m;
5974                                                         pa = *pte;
5975                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5976                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5977                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5978                                                         npte++;
5979                                                         index++;
5980                                                         if (index >= 2) {
5981                                                                 index = 0;
5982                                                                 printf("\n");
5983                                                         } else {
5984                                                                 printf(" ");
5985                                                         }
5986                                                 }
5987                                         }
5988                                 }
5989                         }
5990                 }
5991         }
5992         sx_sunlock(&allproc_lock);
5993         return (npte);
5994 }
5995 #endif