]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r167805,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/lock.h>
116 #include <sys/malloc.h>
117 #include <sys/mman.h>
118 #include <sys/msgbuf.h>
119 #include <sys/mutex.h>
120 #include <sys/proc.h>
121 #include <sys/sx.h>
122 #include <sys/vmmeter.h>
123 #include <sys/sched.h>
124 #include <sys/sysctl.h>
125 #ifdef SMP
126 #include <sys/smp.h>
127 #endif
128
129 #include <vm/vm.h>
130 #include <vm/vm_param.h>
131 #include <vm/vm_kern.h>
132 #include <vm/vm_page.h>
133 #include <vm/vm_map.h>
134 #include <vm/vm_object.h>
135 #include <vm/vm_extern.h>
136 #include <vm/vm_pageout.h>
137 #include <vm/vm_pager.h>
138 #include <vm/uma.h>
139
140 #include <machine/cpu.h>
141 #include <machine/cputypes.h>
142 #include <machine/md_var.h>
143 #include <machine/pcb.h>
144 #include <machine/specialreg.h>
145 #ifdef SMP
146 #include <machine/smp.h>
147 #endif
148
149 #ifdef XBOX
150 #include <machine/xbox.h>
151 #endif
152
153 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
154 #define CPU_ENABLE_SSE
155 #endif
156
157 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
158 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
159 #endif
160
161 #if defined(DIAGNOSTIC)
162 #define PMAP_DIAGNOSTIC
163 #endif
164
165 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
166 #define PMAP_INLINE __inline
167 #else
168 #define PMAP_INLINE
169 #endif
170
171 #define PV_STATS
172 #ifdef PV_STATS
173 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
174 #else
175 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
176 #endif
177
178 /*
179  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
180  */
181 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
182 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
183
184 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
185 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
186 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
187 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
188 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189
190 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
191     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
192 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
193
194 struct pmap kernel_pmap_store;
195 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
196 static struct pmaplist allpmaps;
197 static struct mtx allpmaps_lock;
198
199 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
200 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
201 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
202 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
203
204 static int nkpt;
205 vm_offset_t kernel_vm_end;
206 extern u_int32_t KERNend;
207
208 #ifdef PAE
209 static uma_zone_t pdptzone;
210 #endif
211
212 /*
213  * Data for the pv entry allocation mechanism
214  */
215 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
216 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
217
218 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
219 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
220 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
221
222 /*
223  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
224  */
225 struct sysmaps {
226         struct  mtx lock;
227         pt_entry_t *CMAP1;
228         pt_entry_t *CMAP2;
229         caddr_t CADDR1;
230         caddr_t CADDR2;
231 };
232 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
233 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
234 static pt_entry_t *CMAP3;
235 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
236 static caddr_t CADDR3;
237 struct msgbuf *msgbufp = 0;
238
239 /*
240  * Crashdump maps.
241  */
242 static caddr_t crashdumpmap;
243
244 #ifdef SMP
245 extern pt_entry_t *SMPpt;
246 #endif
247 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
248 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
249 #ifdef SMP
250 static int PMAP1cpu;
251 static int PMAP1changedcpu;
252 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
253            &PMAP1changedcpu, 0,
254            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
255 #endif
256 static int PMAP1changed;
257 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
258            &PMAP1changed, 0,
259            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
260 static int PMAP1unchanged;
261 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
262            &PMAP1unchanged, 0,
263            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
264 static struct mtx PMAP2mutex;
265
266 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
267 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
268
269 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
270     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
271 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva);
272 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
273 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
274                                         vm_offset_t va);
275 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
276 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
277     vm_page_t m);
278
279 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
280
281 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
282 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m);
283 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
284 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
285 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t);
286 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
287 #ifdef PAE
288 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
289 #endif
290
291 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
292 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
293
294 /*
295  * Move the kernel virtual free pointer to the next
296  * 4MB.  This is used to help improve performance
297  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
298  * (.text, .data, .bss)
299  */
300 static vm_offset_t
301 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
302 {
303         vm_offset_t newaddr = addr;
304
305 #ifndef DISABLE_PSE
306         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
307                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
308 #endif
309         return newaddr;
310 }
311
312 /*
313  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
314  *
315  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
316  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
317  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
318  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
319  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
320  *      (physical) address starting relative to 0]
321  */
322 void
323 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
324 {
325         vm_offset_t va;
326         pt_entry_t *pte, *unused;
327         struct sysmaps *sysmaps;
328         int i;
329
330         /*
331          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
332          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
333          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
334          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
335          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
336          * in this calculation.
337          */
338         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
339         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
340
341         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
342
343         /*
344          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
345          */
346         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
347         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
348 #ifdef PAE
349         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
350 #endif
351         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
352         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
353         LIST_INIT(&allpmaps);
354         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
355         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
356         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
357         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
358         nkpt = NKPT;
359
360         /*
361          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
362          * mapping of pages.
363          */
364 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
365         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
366
367         va = virtual_avail;
368         pte = vtopte(va);
369
370         /*
371          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
372          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
373          */
374         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
375                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
376                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
377                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
378                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
379         }
380         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
381         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
382         *CMAP3 = 0;
383
384         /*
385          * Crashdump maps.
386          */
387         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
388
389         /*
390          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
391          */
392         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
393
394         /*
395          * msgbufp is used to map the system message buffer.
396          */
397         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
398
399         /*
400          * ptemap is used for pmap_pte_quick
401          */
402         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
403         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
404
405         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
406
407         virtual_avail = va;
408
409         *CMAP1 = 0;
410
411 #ifdef XBOX
412         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
413          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
414          * Better fixes are very welcome! */
415         if (!arch_i386_is_xbox)
416 #endif
417         for (i = 0; i < NKPT; i++)
418                 PTD[i] = 0;
419
420         /* Initialize the PAT MSR if present. */
421         pmap_init_pat();
422
423         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
424         pmap_set_pg();
425
426         /*
427          * Create an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
428          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.
429          * This mapping must not have PG_G set. 
430          */
431         kernel_pmap->pm_pdir[0] = PG_PS | PG_RW | PG_V;
432 }
433
434 /*
435  * Setup the PAT MSR.
436  */
437 void
438 pmap_init_pat(void)
439 {
440         uint64_t pat_msr;
441
442         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
443         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
444                 return;
445
446 #ifdef PAT_WORKS
447         /*
448          * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
449          * Program 4 and 5 as WP and WC.
450          * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
451          */
452         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
453         pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
454         pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
455             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
456 #else
457         /*
458          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
459          * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
460          * of UC-.
461          *
462          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
463          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
464          * or Mode C Paging)
465          *
466          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
467          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
468          */
469         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
470         pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
471         pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
472 #endif
473         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
474 }
475
476 /*
477  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
478  */
479 void
480 pmap_set_pg(void)
481 {
482         pd_entry_t pdir;
483         pt_entry_t *pte;
484         vm_offset_t va, endva;
485         int i; 
486
487         if (pgeflag == 0)
488                 return;
489
490         i = KERNLOAD/NBPDR;
491         endva = KERNBASE + KERNend;
492
493         if (pseflag) {
494                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
495                 while (va  < endva) {
496                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
497                         pdir |= pgeflag;
498                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
499                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
500                         i++;
501                         va += NBPDR;
502                 }
503         } else {
504                 va = (vm_offset_t)btext;
505                 while (va < endva) {
506                         pte = vtopte(va);
507                         if (*pte)
508                                 *pte |= pgeflag;
509                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
510                         va += PAGE_SIZE;
511                 }
512         }
513 }
514
515 /*
516  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
517  */
518 void
519 pmap_page_init(vm_page_t m)
520 {
521
522         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
523         m->md.pv_list_count = 0;
524 }
525
526 #ifdef PAE
527
528 static MALLOC_DEFINE(M_PMAPPDPT, "pmap", "pmap pdpt");
529
530 static void *
531 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
532 {
533         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
534         return (contigmalloc(PAGE_SIZE, M_PMAPPDPT, 0, 0x0ULL, 0xffffffffULL,
535             1, 0));
536 }
537 #endif
538
539 /*
540  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
541  * Requirements:
542  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
543  *    are ever set, PG_V in particular.
544  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
545  *    on PAE systems.  This should be ok.
546  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
547  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
548  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
549  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
550  */
551 static vm_offset_t
552 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
553 {
554         pt_entry_t *pte;
555         vm_offset_t va;
556
557         va = *head;
558         if (va == 0)
559                 return (va);    /* Out of memory */
560         pte = vtopte(va);
561         *head = *pte;
562         if (*head & PG_V)
563                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
564         *pte = 0;
565         return (va);
566 }
567
568 static void
569 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
570 {
571         pt_entry_t *pte;
572
573         if (va & PG_V)
574                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
575         pte = vtopte(va);
576         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
577         *head = va;
578 }
579
580 static void
581 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
582 {
583         int i;
584         vm_offset_t va;
585
586         *head = 0;
587         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
588                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
589                 pmap_ptelist_free(head, va);
590         }
591 }
592
593
594 /*
595  *      Initialize the pmap module.
596  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
597  *      system needs to map virtual memory.
598  */
599 void
600 pmap_init(void)
601 {
602
603         /*
604          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
605          * high water mark so that the system can recover from excessive
606          * numbers of pv entries.
607          */
608         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
609         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
610         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
611         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
612         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
613
614         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
615         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
616             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
617         if (pv_chunkbase == NULL)
618                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
619         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
620 #ifdef PAE
621         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
622             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
623             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
624         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
625 #endif
626 }
627
628
629 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
630 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
631         "Max number of PV entries");
632 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
633         "Page share factor per proc");
634
635 /***************************************************
636  * Low level helper routines.....
637  ***************************************************/
638
639 /*
640  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
641  * caching mode.
642  */
643 static int
644 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
645 {
646         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
647
648         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
649         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
650
651         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
652         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
653                 switch (mode) {
654                 case PAT_UNCACHEABLE:
655                 case PAT_WRITE_THROUGH:
656                 case PAT_WRITE_BACK:
657                         break;
658                 case PAT_UNCACHED:
659                 case PAT_WRITE_COMBINING:
660                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
661                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
662                         break;
663                 }
664         }
665         
666         /* Map the caching mode to a PAT index. */
667         switch (mode) {
668 #ifdef PAT_WORKS
669         case PAT_UNCACHEABLE:
670                 pat_index = 3;
671                 break;
672         case PAT_WRITE_THROUGH:
673                 pat_index = 1;
674                 break;
675         case PAT_WRITE_BACK:
676                 pat_index = 0;
677                 break;
678         case PAT_UNCACHED:
679                 pat_index = 2;
680                 break;
681         case PAT_WRITE_COMBINING:
682                 pat_index = 5;
683                 break;
684         case PAT_WRITE_PROTECTED:
685                 pat_index = 4;
686                 break;
687 #else
688         case PAT_UNCACHED:
689         case PAT_UNCACHEABLE:
690         case PAT_WRITE_PROTECTED:
691                 pat_index = 3;
692                 break;
693         case PAT_WRITE_THROUGH:
694                 pat_index = 1;
695                 break;
696         case PAT_WRITE_BACK:
697                 pat_index = 0;
698                 break;
699         case PAT_WRITE_COMBINING:
700                 pat_index = 2;
701                 break;
702 #endif
703         default:
704                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
705         }       
706
707         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
708         cache_bits = 0;
709         if (pat_index & 0x4)
710                 cache_bits |= pat_flag;
711         if (pat_index & 0x2)
712                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
713         if (pat_index & 0x1)
714                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
715         return (cache_bits);
716 }
717 #ifdef SMP
718 /*
719  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
720  */
721 void
722 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
723 {
724         u_int cpumask;
725         u_int other_cpus;
726
727         sched_pin();
728         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
729                 invlpg(va);
730                 smp_invlpg(va);
731         } else {
732                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
733                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
734                 if (pmap->pm_active & cpumask)
735                         invlpg(va);
736                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
737                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
738         }
739         sched_unpin();
740 }
741
742 void
743 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
744 {
745         u_int cpumask;
746         u_int other_cpus;
747         vm_offset_t addr;
748
749         sched_pin();
750         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
751                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
752                         invlpg(addr);
753                 smp_invlpg_range(sva, eva);
754         } else {
755                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
756                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
757                 if (pmap->pm_active & cpumask)
758                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
759                                 invlpg(addr);
760                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
761                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
762                             sva, eva);
763         }
764         sched_unpin();
765 }
766
767 void
768 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
769 {
770         u_int cpumask;
771         u_int other_cpus;
772
773         sched_pin();
774         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
775                 invltlb();
776                 smp_invltlb();
777         } else {
778                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
779                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
780                 if (pmap->pm_active & cpumask)
781                         invltlb();
782                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
783                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
784         }
785         sched_unpin();
786 }
787
788 void
789 pmap_invalidate_cache(void)
790 {
791
792         sched_pin();
793         wbinvd();
794         smp_cache_flush();
795         sched_unpin();
796 }
797 #else /* !SMP */
798 /*
799  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
800  * We inline these within pmap.c for speed.
801  */
802 PMAP_INLINE void
803 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
804 {
805
806         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
807                 invlpg(va);
808 }
809
810 PMAP_INLINE void
811 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
812 {
813         vm_offset_t addr;
814
815         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
816                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
817                         invlpg(addr);
818 }
819
820 PMAP_INLINE void
821 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
822 {
823
824         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
825                 invltlb();
826 }
827
828 PMAP_INLINE void
829 pmap_invalidate_cache(void)
830 {
831
832         wbinvd();
833 }
834 #endif /* !SMP */
835
836 /*
837  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
838  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
839  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
840  * dependence on its continued use subject to a race condition.
841  */
842 static __inline int
843 pmap_is_current(pmap_t pmap)
844 {
845
846         return (pmap == kernel_pmap ||
847                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
848             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
849 }
850
851 /*
852  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
853  * be released by passing it to pmap_pte_release().
854  */
855 pt_entry_t *
856 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
857 {
858         pd_entry_t newpf;
859         pd_entry_t *pde;
860
861         pde = pmap_pde(pmap, va);
862         if (*pde & PG_PS)
863                 return (pde);
864         if (*pde != 0) {
865                 /* are we current address space or kernel? */
866                 if (pmap_is_current(pmap))
867                         return (vtopte(va));
868                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
869                 newpf = *pde & PG_FRAME;
870                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
871                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
872                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
873                 }
874                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
875         }
876         return (0);
877 }
878
879 /*
880  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
881  * being NULL.
882  */
883 static __inline void
884 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
885 {
886
887         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
888                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
889 }
890
891 static __inline void
892 invlcaddr(void *caddr)
893 {
894
895         invlpg((u_int)caddr);
896 }
897
898 /*
899  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
900  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
901  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
902  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
903  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
904  *
905  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
906  * must be held and curthread pinned to a CPU.
907  */
908 static pt_entry_t *
909 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
910 {
911         pd_entry_t newpf;
912         pd_entry_t *pde;
913
914         pde = pmap_pde(pmap, va);
915         if (*pde & PG_PS)
916                 return (pde);
917         if (*pde != 0) {
918                 /* are we current address space or kernel? */
919                 if (pmap_is_current(pmap))
920                         return (vtopte(va));
921                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
922                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
923                 newpf = *pde & PG_FRAME;
924                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
925                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
926 #ifdef SMP
927                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
928 #endif
929                         invlcaddr(PADDR1);
930                         PMAP1changed++;
931                 } else
932 #ifdef SMP
933                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
934                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
935                         invlcaddr(PADDR1);
936                         PMAP1changedcpu++;
937                 } else
938 #endif
939                         PMAP1unchanged++;
940                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
941         }
942         return (0);
943 }
944
945 /*
946  *      Routine:        pmap_extract
947  *      Function:
948  *              Extract the physical page address associated
949  *              with the given map/virtual_address pair.
950  */
951 vm_paddr_t 
952 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
953 {
954         vm_paddr_t rtval;
955         pt_entry_t *pte;
956         pd_entry_t pde;
957
958         rtval = 0;
959         PMAP_LOCK(pmap);
960         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
961         if (pde != 0) {
962                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
963                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
964                         PMAP_UNLOCK(pmap);
965                         return rtval;
966                 }
967                 pte = pmap_pte(pmap, va);
968                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
969                 pmap_pte_release(pte);
970         }
971         PMAP_UNLOCK(pmap);
972         return (rtval);
973 }
974
975 /*
976  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
977  *      Function:
978  *              Atomically extract and hold the physical page
979  *              with the given pmap and virtual address pair
980  *              if that mapping permits the given protection.
981  */
982 vm_page_t
983 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
984 {
985         pd_entry_t pde;
986         pt_entry_t pte;
987         vm_page_t m;
988
989         m = NULL;
990         vm_page_lock_queues();
991         PMAP_LOCK(pmap);
992         pde = *pmap_pde(pmap, va);
993         if (pde != 0) {
994                 if (pde & PG_PS) {
995                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
996                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & ~PDRMASK) |
997                                     (va & PDRMASK));
998                                 vm_page_hold(m);
999                         }
1000                 } else {
1001                         sched_pin();
1002                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1003                         if (pte != 0 &&
1004                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1005                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1006                                 vm_page_hold(m);
1007                         }
1008                         sched_unpin();
1009                 }
1010         }
1011         vm_page_unlock_queues();
1012         PMAP_UNLOCK(pmap);
1013         return (m);
1014 }
1015
1016 /***************************************************
1017  * Low level mapping routines.....
1018  ***************************************************/
1019
1020 /*
1021  * Add a wired page to the kva.
1022  * Note: not SMP coherent.
1023  */
1024 PMAP_INLINE void 
1025 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1026 {
1027         pt_entry_t *pte;
1028
1029         pte = vtopte(va);
1030         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1031 }
1032
1033 PMAP_INLINE void 
1034 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1035 {
1036         pt_entry_t *pte;
1037
1038         pte = vtopte(va);
1039         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Remove a page from the kernel pagetables.
1044  * Note: not SMP coherent.
1045  */
1046 PMAP_INLINE void
1047 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1048 {
1049         pt_entry_t *pte;
1050
1051         pte = vtopte(va);
1052         pte_clear(pte);
1053 }
1054
1055 /*
1056  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1057  *      virtual address space.
1058  *
1059  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1060  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1061  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1062  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1063  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1064  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1065  *      region.
1066  */
1067 vm_offset_t
1068 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1069 {
1070         vm_offset_t va, sva;
1071
1072         va = sva = *virt;
1073         while (start < end) {
1074                 pmap_kenter(va, start);
1075                 va += PAGE_SIZE;
1076                 start += PAGE_SIZE;
1077         }
1078         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1079         *virt = va;
1080         return (sva);
1081 }
1082
1083
1084 /*
1085  * Add a list of wired pages to the kva
1086  * this routine is only used for temporary
1087  * kernel mappings that do not need to have
1088  * page modification or references recorded.
1089  * Note that old mappings are simply written
1090  * over.  The page *must* be wired.
1091  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1092  */
1093 void
1094 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1095 {
1096         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1097
1098         oldpte = 0;
1099         pte = vtopte(sva);
1100         endpte = pte + count;
1101         while (pte < endpte) {
1102                 oldpte |= *pte;
1103                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1104                 pte++;
1105                 ma++;
1106         }
1107         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1108                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1109                     PAGE_SIZE);
1110 }
1111
1112 /*
1113  * This routine tears out page mappings from the
1114  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1115  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1116  */
1117 void
1118 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1119 {
1120         vm_offset_t va;
1121
1122         va = sva;
1123         while (count-- > 0) {
1124                 pmap_kremove(va);
1125                 va += PAGE_SIZE;
1126         }
1127         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1128 }
1129
1130 /***************************************************
1131  * Page table page management routines.....
1132  ***************************************************/
1133
1134 /*
1135  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1136  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1137  */
1138 static PMAP_INLINE int
1139 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1140 {
1141
1142         --m->wire_count;
1143         if (m->wire_count == 0)
1144                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1145         else
1146                 return 0;
1147 }
1148
1149 static int 
1150 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1151 {
1152         vm_offset_t pteva;
1153
1154         /*
1155          * unmap the page table page
1156          */
1157         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1158         --pmap->pm_stats.resident_count;
1159
1160         /*
1161          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1162          * take effect immediately.
1163          */
1164         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1165         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1166
1167         vm_page_free_zero(m);
1168         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1169         return 1;
1170 }
1171
1172 /*
1173  * After removing a page table entry, this routine is used to
1174  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1175  */
1176 static int
1177 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1178 {
1179         pd_entry_t ptepde;
1180         vm_page_t mpte;
1181
1182         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1183                 return 0;
1184         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1185         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1186         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1187 }
1188
1189 void
1190 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1191 {
1192
1193         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1194         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1195 #ifdef PAE
1196         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1197 #endif
1198         pmap->pm_active = 0;
1199         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1200         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1201         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1202         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1203         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1204         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1205 }
1206
1207 /*
1208  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1209  * such as one in a vmspace structure.
1210  */
1211 void
1212 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1213 {
1214         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1215         vm_paddr_t pa;
1216         static int color;
1217         int i;
1218
1219         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1220
1221         /*
1222          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1223          * page directory table.
1224          */
1225         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1226                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1227                     NBPTD);
1228 #ifdef PAE
1229                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1230                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1231                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1232                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1233                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1234                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1235 #endif
1236         }
1237
1238         /*
1239          * allocate the page directory page(s)
1240          */
1241         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1242                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1243                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1244                     VM_ALLOC_ZERO);
1245                 if (m == NULL)
1246                         VM_WAIT;
1247                 else {
1248                         ptdpg[i++] = m;
1249                 }
1250         }
1251
1252         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1253
1254         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1255                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1256                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1257         }
1258
1259         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1260         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1261         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1262         /* Wire in kernel global address entries. */
1263         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1264         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1265 #ifdef SMP
1266         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1267 #endif
1268
1269         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1270         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1271                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1272                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1273 #ifdef PAE
1274                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1275 #endif
1276         }
1277
1278         pmap->pm_active = 0;
1279         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1280         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1281 }
1282
1283 /*
1284  * this routine is called if the page table page is not
1285  * mapped correctly.
1286  */
1287 static vm_page_t
1288 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1289 {
1290         vm_paddr_t ptepa;
1291         vm_page_t m;
1292
1293         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1294             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1295             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1296
1297         /*
1298          * Allocate a page table page.
1299          */
1300         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1301             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1302                 if (flags & M_WAITOK) {
1303                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1304                         vm_page_unlock_queues();
1305                         VM_WAIT;
1306                         vm_page_lock_queues();
1307                         PMAP_LOCK(pmap);
1308                 }
1309
1310                 /*
1311                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1312                  * page may have been allocated.
1313                  */
1314                 return (NULL);
1315         }
1316         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1317                 pmap_zero_page(m);
1318
1319         /*
1320          * Map the pagetable page into the process address space, if
1321          * it isn't already there.
1322          */
1323
1324         pmap->pm_stats.resident_count++;
1325
1326         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1327         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1328                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1329
1330         return m;
1331 }
1332
1333 static vm_page_t
1334 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1335 {
1336         unsigned ptepindex;
1337         pd_entry_t ptepa;
1338         vm_page_t m;
1339
1340         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1341             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1342             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1343
1344         /*
1345          * Calculate pagetable page index
1346          */
1347         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1348 retry:
1349         /*
1350          * Get the page directory entry
1351          */
1352         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1353
1354         /*
1355          * This supports switching from a 4MB page to a
1356          * normal 4K page.
1357          */
1358         if (ptepa & PG_PS) {
1359                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1360                 ptepa = 0;
1361                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1362                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1363         }
1364
1365         /*
1366          * If the page table page is mapped, we just increment the
1367          * hold count, and activate it.
1368          */
1369         if (ptepa) {
1370                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa);
1371                 m->wire_count++;
1372         } else {
1373                 /*
1374                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1375                  * been deallocated. 
1376                  */
1377                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1378                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1379                         goto retry;
1380         }
1381         return (m);
1382 }
1383
1384
1385 /***************************************************
1386 * Pmap allocation/deallocation routines.
1387  ***************************************************/
1388
1389 #ifdef SMP
1390 /*
1391  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1392  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1393  */
1394 static u_int *lazymask;
1395 static u_int lazyptd;
1396 static volatile u_int lazywait;
1397
1398 void pmap_lazyfix_action(void);
1399
1400 void
1401 pmap_lazyfix_action(void)
1402 {
1403         u_int mymask = PCPU_GET(cpumask);
1404
1405 #ifdef COUNT_IPIS
1406         *ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)]++;
1407 #endif
1408         if (rcr3() == lazyptd)
1409                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1410         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1411         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1412 }
1413
1414 static void
1415 pmap_lazyfix_self(u_int mymask)
1416 {
1417
1418         if (rcr3() == lazyptd)
1419                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1420         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1421 }
1422
1423
1424 static void
1425 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1426 {
1427         u_int mymask;
1428         u_int mask;
1429         u_int spins;
1430
1431         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1432                 spins = 50000000;
1433                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1434                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1435 #ifdef PAE
1436                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1437 #else
1438                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1439 #endif
1440                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1441                 if (mask == mymask) {
1442                         lazymask = &pmap->pm_active;
1443                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1444                 } else {
1445                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1446                             (u_int)&pmap->pm_active);
1447                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1448                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1449                         while (lazywait == 0) {
1450                                 ia32_pause();
1451                                 if (--spins == 0)
1452                                         break;
1453                         }
1454                 }
1455                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1456                 if (spins == 0)
1457                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1458         }
1459 }
1460
1461 #else   /* SMP */
1462
1463 /*
1464  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1465  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1466  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1467  * means that another userland process has run.
1468  */
1469 static void
1470 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1471 {
1472         u_int cr3;
1473
1474         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1475         if (cr3 == rcr3()) {
1476                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1477                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1478         }
1479 }
1480 #endif  /* SMP */
1481
1482 /*
1483  * Release any resources held by the given physical map.
1484  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1485  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1486  */
1487 void
1488 pmap_release(pmap_t pmap)
1489 {
1490         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1491         int i;
1492
1493         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1494             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1495             pmap->pm_stats.resident_count));
1496
1497         pmap_lazyfix(pmap);
1498         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1499         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1500         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1501
1502         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1503                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i]);
1504
1505         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1506             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1507 #ifdef SMP
1508         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = 0;
1509 #endif
1510
1511         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1512
1513         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1514                 m = ptdpg[i];
1515 #ifdef PAE
1516                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1517                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1518 #endif
1519                 m->wire_count--;
1520                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1521                 vm_page_free_zero(m);
1522         }
1523         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1524 }
1525 \f
1526 static int
1527 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1528 {
1529         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1530
1531         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1532 }
1533 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1534     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1535
1536 static int
1537 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1538 {
1539         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1540
1541         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1542 }
1543 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1544     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1545
1546 /*
1547  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1548  */
1549 void
1550 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1551 {
1552         struct pmap *pmap;
1553         vm_paddr_t ptppaddr;
1554         vm_page_t nkpg;
1555         pd_entry_t newpdir;
1556         pt_entry_t *pde;
1557
1558         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1559         if (kernel_vm_end == 0) {
1560                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1561                 nkpt = 0;
1562                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1563                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1564                         nkpt++;
1565                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1566                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1567                                 break;
1568                         }
1569                 }
1570         }
1571         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1572         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1573                 addr = kernel_map->max_offset;
1574         while (kernel_vm_end < addr) {
1575                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1576                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1577                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1578                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1579                                 break;
1580                         }
1581                         continue;
1582                 }
1583
1584                 /*
1585                  * This index is bogus, but out of the way
1586                  */
1587                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
1588                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
1589                 if (!nkpg)
1590                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1591
1592                 nkpt++;
1593
1594                 pmap_zero_page(nkpg);
1595                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1596                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1597                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1598
1599                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1600                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1601                         pde = pmap_pde(pmap, kernel_vm_end);
1602                         pde_store(pde, newpdir);
1603                 }
1604                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1605                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1606                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1607                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1608                         break;
1609                 }
1610         }
1611 }
1612
1613
1614 /***************************************************
1615  * page management routines.
1616  ***************************************************/
1617
1618 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1619 CTASSERT(_NPCM == 11);
1620
1621 static __inline struct pv_chunk *
1622 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1623 {
1624
1625         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1626 }
1627
1628 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1629
1630 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1631 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1632
1633 static uint32_t pc_freemask[11] = {
1634         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1635         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1636         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1637         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1638 };
1639
1640 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1641         "Current number of pv entries");
1642
1643 #ifdef PV_STATS
1644 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1645
1646 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1647         "Current number of pv entry chunks");
1648 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1649         "Current number of pv entry chunks allocated");
1650 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1651         "Current number of pv entry chunks frees");
1652 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1653         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1654
1655 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1656 static int pv_entry_spare;
1657
1658 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1659         "Current number of pv entry frees");
1660 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1661         "Current number of pv entry allocs");
1662 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1663         "Current number of spare pv entries");
1664
1665 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1666
1667 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1668         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1669 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1670         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1671 #endif
1672
1673 /*
1674  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1675  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1676  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1677  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1678  */
1679 static void
1680 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1681 {
1682         pmap_t pmap;
1683         pt_entry_t *pte, tpte;
1684         pv_entry_t next_pv, pv;
1685         vm_offset_t va;
1686         vm_page_t m;
1687
1688         sched_pin();
1689         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1690                 if (m->hold_count || m->busy)
1691                         continue;
1692                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1693                         va = pv->pv_va;
1694                         pmap = PV_PMAP(pv);
1695                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1696                         if (pmap > locked_pmap)
1697                                 PMAP_LOCK(pmap);
1698                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
1699                                 continue;
1700                         pmap->pm_stats.resident_count--;
1701                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
1702                         tpte = pte_load_clear(pte);
1703                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
1704                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
1705                         if (tpte & PG_A)
1706                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1707                         if (tpte & PG_M) {
1708                                 KASSERT((tpte & PG_RW),
1709         ("pmap_collect: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
1710                                     va, (uintmax_t)tpte));
1711                                 vm_page_dirty(m);
1712                         }
1713                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1714                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1715                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1716                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1717                         m->md.pv_list_count--;
1718                         pmap_unuse_pt(pmap, va);
1719                         free_pv_entry(pmap, pv);
1720                         if (pmap != locked_pmap)
1721                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1722                 }
1723         }
1724         sched_unpin();
1725 }
1726
1727
1728 /*
1729  * free the pv_entry back to the free list
1730  */
1731 static void
1732 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
1733 {
1734         vm_page_t m;
1735         struct pv_chunk *pc;
1736         int idx, field, bit;
1737
1738         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1739         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1740         PV_STAT(pv_entry_frees++);
1741         PV_STAT(pv_entry_spare++);
1742         pv_entry_count--;
1743         pc = pv_to_chunk(pv);
1744         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
1745         field = idx / 32;
1746         bit = idx % 32;
1747         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
1748         /* move to head of list */
1749         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1750         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1751         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
1752                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx])
1753                         return;
1754         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
1755         PV_STAT(pc_chunk_count--);
1756         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
1757         /* entire chunk is free, return it */
1758         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1759         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
1760         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
1761         vm_page_unwire(m, 0);
1762         vm_page_free(m);
1763         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
1764 }
1765
1766 /*
1767  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1768  * when needed.
1769  */
1770 static pv_entry_t
1771 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
1772 {
1773         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
1774         static struct timeval lastprint;
1775         static vm_pindex_t colour;
1776         int bit, field, page_req;
1777         pv_entry_t pv;
1778         struct pv_chunk *pc;
1779         vm_page_t m;
1780
1781         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1782         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1783         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
1784         pv_entry_count++;
1785         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
1786                 pagedaemon_wakeup();
1787         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
1788         if (pc != NULL) {
1789                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
1790                         if (pc->pc_map[field]) {
1791                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
1792                                 break;
1793                         }
1794                 }
1795                 if (field < _NPCM) {
1796                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
1797                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
1798                         /* If this was the last item, move it to tail */
1799                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
1800                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
1801                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1802                                         return (pv);    /* not full, return */
1803                                 }
1804                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1805                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1806                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
1807                         return (pv);
1808                 }
1809         }
1810         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
1811         page_req = try ? VM_ALLOC_NORMAL : VM_ALLOC_SYSTEM; 
1812         m = vm_page_alloc(NULL, colour, page_req |
1813             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
1814         if (m == NULL || pc == NULL) {
1815                 if (try) {
1816                         pv_entry_count--;
1817                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
1818                         if (m) {
1819                                 vm_page_lock_queues();
1820                                 vm_page_unwire(m, 0);
1821                                 vm_page_free(m);
1822                                 vm_page_unlock_queues();
1823                         }
1824                         if (pc)
1825                                 pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
1826                         return (NULL);
1827                 }
1828                 /*
1829                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
1830                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
1831                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
1832                  */
1833                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
1834                         printf("Approaching the limit on PV entries, "
1835                             "consider increasing tunables "
1836                             "vm.pmap.shpgperproc or "
1837                             "vm.pmap.pv_entry_max\n");
1838                 PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
1839                 pmap_collect(pmap, &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]);
1840                 if (m == NULL)
1841                         m = vm_page_alloc(NULL, colour, VM_ALLOC_SYSTEM |
1842                             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED);
1843                 if (pc == NULL)
1844                         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
1845                 if (m == NULL || pc == NULL) {
1846                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
1847                         pmap_collect(pmap, &vm_page_queues[PQ_ACTIVE]);
1848                         if (m == NULL)
1849                                 m = vm_page_alloc(NULL, colour,
1850                                     VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_NOOBJ |
1851                                     VM_ALLOC_WIRED);
1852                         if (pc == NULL)
1853                                 pc = (struct pv_chunk *)
1854                                     pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
1855                         if (m == NULL || pc == NULL)
1856                                 panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
1857                 }
1858         }
1859         PV_STAT(pc_chunk_count++);
1860         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
1861         colour++;
1862         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
1863         pc->pc_pmap = pmap;
1864         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
1865         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
1866                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
1867         pv = &pc->pc_pventry[0];
1868         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
1869         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
1870         return (pv);
1871 }
1872
1873 static void
1874 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1875 {
1876         pv_entry_t pv;
1877
1878         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1879         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1880         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1881                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va)
1882                         break;
1883         }
1884         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_remove_entry: pv not found"));
1885         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1886         m->md.pv_list_count--;
1887         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1888                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1889         free_pv_entry(pmap, pv);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Create a pv entry for page at pa for
1894  * (pmap, va).
1895  */
1896 static void
1897 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1898 {
1899         pv_entry_t pv;
1900
1901         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1902         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1903         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
1904         pv->pv_va = va;
1905         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1906         m->md.pv_list_count++;
1907 }
1908
1909 /*
1910  * Conditionally create a pv entry.
1911  */
1912 static boolean_t
1913 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1914 {
1915         pv_entry_t pv;
1916
1917         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1918         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1919         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
1920             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
1921                 pv->pv_va = va;
1922                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1923                 m->md.pv_list_count++;
1924                 return (TRUE);
1925         } else
1926                 return (FALSE);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1931  */
1932 static int
1933 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1934 {
1935         pt_entry_t oldpte;
1936         vm_page_t m;
1937
1938         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1939         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1940         oldpte = pte_load_clear(ptq);
1941         if (oldpte & PG_W)
1942                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1943         /*
1944          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1945          * PG_G.
1946          */
1947         if (oldpte & PG_G)
1948                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
1949         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1950         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1951                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1952                 if (oldpte & PG_M) {
1953                         KASSERT((oldpte & PG_RW),
1954         ("pmap_remove_pte: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
1955                             va, (uintmax_t)oldpte));
1956                         vm_page_dirty(m);
1957                 }
1958                 if (oldpte & PG_A)
1959                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1960                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1961         }
1962         return (pmap_unuse_pt(pmap, va));
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Remove a single page from a process address space
1967  */
1968 static void
1969 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1970 {
1971         pt_entry_t *pte;
1972
1973         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1974         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1975         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1976         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
1977                 return;
1978         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1979         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1980 }
1981
1982 /*
1983  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1984  *
1985  *      It is assumed that the start and end are properly
1986  *      rounded to the page size.
1987  */
1988 void
1989 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1990 {
1991         vm_offset_t pdnxt;
1992         pd_entry_t ptpaddr;
1993         pt_entry_t *pte;
1994         int anyvalid;
1995
1996         /*
1997          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
1998          */
1999         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2000                 return;
2001
2002         anyvalid = 0;
2003
2004         vm_page_lock_queues();
2005         sched_pin();
2006         PMAP_LOCK(pmap);
2007
2008         /*
2009          * special handling of removing one page.  a very
2010          * common operation and easy to short circuit some
2011          * code.
2012          */
2013         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2014             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2015                 pmap_remove_page(pmap, sva);
2016                 goto out;
2017         }
2018
2019         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2020                 unsigned pdirindex;
2021
2022                 /*
2023                  * Calculate index for next page table.
2024                  */
2025                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2026                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2027                         break;
2028
2029                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2030                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2031
2032                 /*
2033                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2034                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2035                  */
2036                 if (ptpaddr == 0)
2037                         continue;
2038
2039                 /*
2040                  * Check for large page.
2041                  */
2042                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2043                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
2044                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2045                         anyvalid = 1;
2046                         continue;
2047                 }
2048
2049                 /*
2050                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2051                  * by the current page table page, or to the end of the
2052                  * range being removed.
2053                  */
2054                 if (pdnxt > eva)
2055                         pdnxt = eva;
2056
2057                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2058                     sva += PAGE_SIZE) {
2059                         if (*pte == 0)
2060                                 continue;
2061
2062                         /*
2063                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2064                          * by pmap_remove_pte().
2065                          */
2066                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2067                                 anyvalid = 1;
2068                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
2069                                 break;
2070                 }
2071         }
2072 out:
2073         sched_unpin();
2074         vm_page_unlock_queues();
2075         if (anyvalid)
2076                 pmap_invalidate_all(pmap);
2077         PMAP_UNLOCK(pmap);
2078 }
2079
2080 /*
2081  *      Routine:        pmap_remove_all
2082  *      Function:
2083  *              Removes this physical page from
2084  *              all physical maps in which it resides.
2085  *              Reflects back modify bits to the pager.
2086  *
2087  *      Notes:
2088  *              Original versions of this routine were very
2089  *              inefficient because they iteratively called
2090  *              pmap_remove (slow...)
2091  */
2092
2093 void
2094 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2095 {
2096         pv_entry_t pv;
2097         pmap_t pmap;
2098         pt_entry_t *pte, tpte;
2099
2100 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2101         /*
2102          * XXX This makes pmap_remove_all() illegal for non-managed pages!
2103          */
2104         if (m->flags & PG_FICTITIOUS) {
2105                 panic("pmap_remove_all: illegal for unmanaged page, va: 0x%x",
2106                     VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2107         }
2108 #endif
2109         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2110         sched_pin();
2111         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2112                 pmap = PV_PMAP(pv);
2113                 PMAP_LOCK(pmap);
2114                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2115                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2116                 tpte = pte_load_clear(pte);
2117                 if (tpte & PG_W)
2118                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2119                 if (tpte & PG_A)
2120                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2121
2122                 /*
2123                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2124                  */
2125                 if (tpte & PG_M) {
2126                         KASSERT((tpte & PG_RW),
2127         ("pmap_remove_all: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2128                             pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
2129                         vm_page_dirty(m);
2130                 }
2131                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2132                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2133                 m->md.pv_list_count--;
2134                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va);
2135                 free_pv_entry(pmap, pv);
2136                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2137         }
2138         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2139         sched_unpin();
2140 }
2141
2142 /*
2143  *      Set the physical protection on the
2144  *      specified range of this map as requested.
2145  */
2146 void
2147 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2148 {
2149         vm_offset_t pdnxt;
2150         pd_entry_t ptpaddr;
2151         pt_entry_t *pte;
2152         int anychanged;
2153
2154         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2155                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2156                 return;
2157         }
2158
2159         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2160                 return;
2161
2162         anychanged = 0;
2163
2164         vm_page_lock_queues();
2165         sched_pin();
2166         PMAP_LOCK(pmap);
2167         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2168                 unsigned obits, pbits, pdirindex;
2169
2170                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2171
2172                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2173                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2174
2175                 /*
2176                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2177                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2178                  */
2179                 if (ptpaddr == 0)
2180                         continue;
2181
2182                 /*
2183                  * Check for large page.
2184                  */
2185                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2186                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2187                         anychanged = 1;
2188                         continue;
2189                 }
2190
2191                 if (pdnxt > eva)
2192                         pdnxt = eva;
2193
2194                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2195                     sva += PAGE_SIZE) {
2196                         vm_page_t m;
2197
2198 retry:
2199                         /*
2200                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2201                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2202                          * significant 32 bits.
2203                          */
2204                         obits = pbits = *(u_int *)pte;
2205                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2206                                 m = NULL;
2207                                 if (pbits & PG_A) {
2208                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte);
2209                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2210                                         pbits &= ~PG_A;
2211                                 }
2212                                 if ((pbits & PG_M) != 0) {
2213                                         if (m == NULL)
2214                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte);
2215                                         vm_page_dirty(m);
2216                                 }
2217                         }
2218
2219                         pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2220
2221                         if (pbits != obits) {
2222                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2223                                     pbits))
2224                                         goto retry;
2225                                 if (obits & PG_G)
2226                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2227                                 else
2228                                         anychanged = 1;
2229                         }
2230                 }
2231         }
2232         sched_unpin();
2233         vm_page_unlock_queues();
2234         if (anychanged)
2235                 pmap_invalidate_all(pmap);
2236         PMAP_UNLOCK(pmap);
2237 }
2238
2239 /*
2240  *      Insert the given physical page (p) at
2241  *      the specified virtual address (v) in the
2242  *      target physical map with the protection requested.
2243  *
2244  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2245  *      that the related pte can not be reclaimed.
2246  *
2247  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2248  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2249  *      insert this page into the given map NOW.
2250  */
2251 void
2252 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2253            boolean_t wired)
2254 {
2255         vm_paddr_t pa;
2256         pd_entry_t *pde;
2257         pt_entry_t *pte;
2258         vm_paddr_t opa;
2259         pt_entry_t origpte, newpte;
2260         vm_page_t mpte, om;
2261         boolean_t invlva;
2262
2263         va &= PG_FRAME;
2264 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2265         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
2266                 panic("pmap_enter: toobig");
2267         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2268                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
2269 #endif
2270
2271         mpte = NULL;
2272
2273         vm_page_lock_queues();
2274         PMAP_LOCK(pmap);
2275         sched_pin();
2276
2277         /*
2278          * In the case that a page table page is not
2279          * resident, we are creating it here.
2280          */
2281         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2282                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
2283         }
2284 #if 0 && defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2285         else {
2286                 pd_entry_t *pdeaddr = pmap_pde(pmap, va);
2287                 origpte = *pdeaddr;
2288                 if ((origpte & PG_V) == 0) { 
2289                         panic("pmap_enter: invalid kernel page table page, pdir=%p, pde=%p, va=%p\n",
2290                                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI], origpte, va);
2291                 }
2292         }
2293 #endif
2294
2295         pde = pmap_pde(pmap, va);
2296         if ((*pde & PG_PS) != 0)
2297                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2298         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2299
2300         /*
2301          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2302          */
2303         if (pte == NULL) {
2304                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x\n",
2305                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
2306         }
2307
2308         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2309         om = NULL;
2310         origpte = *pte;
2311         opa = origpte & PG_FRAME;
2312
2313         /*
2314          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2315          */
2316         if (origpte && (opa == pa)) {
2317                 /*
2318                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2319                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2320                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2321                  * the PT page will be also.
2322                  */
2323                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2324                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2325                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2326                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2327
2328                 /*
2329                  * Remove extra pte reference
2330                  */
2331                 if (mpte)
2332                         mpte->wire_count--;
2333
2334                 /*
2335                  * We might be turning off write access to the page,
2336                  * so we go ahead and sense modify status.
2337                  */
2338                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2339                         om = m;
2340                         pa |= PG_MANAGED;
2341                 }
2342                 goto validate;
2343         } 
2344         /*
2345          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2346          * handle validating new mapping.
2347          */
2348         if (opa) {
2349                 if (origpte & PG_W)
2350                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2351                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2352                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2353                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
2354                 }
2355                 if (mpte != NULL) {
2356                         mpte->wire_count--;
2357                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2358                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2359                              " va: 0x%x", va));
2360                 }
2361         } else
2362                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2363
2364         /*
2365          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2366          */
2367         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
2368                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2369                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2370                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2371                 pa |= PG_MANAGED;
2372         }
2373
2374         /*
2375          * Increment counters
2376          */
2377         if (wired)
2378                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2379
2380 validate:
2381         /*
2382          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2383          */
2384         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2385         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
2386                 newpte |= PG_RW;
2387                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2388         }
2389         if (wired)
2390                 newpte |= PG_W;
2391         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2392                 newpte |= PG_U;
2393         if (pmap == kernel_pmap)
2394                 newpte |= pgeflag;
2395
2396         /*
2397          * if the mapping or permission bits are different, we need
2398          * to update the pte.
2399          */
2400         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2401                 if (origpte & PG_V) {
2402                         invlva = FALSE;
2403                         origpte = pte_load_store(pte, newpte | PG_A);
2404                         if (origpte & PG_A) {
2405                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2406                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
2407                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
2408                                         invlva = TRUE;
2409                         }
2410                         if (origpte & PG_M) {
2411                                 KASSERT((origpte & PG_RW),
2412         ("pmap_enter: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2413                                     va, (uintmax_t)origpte));
2414                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2415                                         vm_page_dirty(om);
2416                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2417                                         invlva = TRUE;
2418                         }
2419                         if (invlva)
2420                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2421                 } else
2422                         pte_store(pte, newpte | PG_A);
2423         }
2424         sched_unpin();
2425         vm_page_unlock_queues();
2426         PMAP_UNLOCK(pmap);
2427 }
2428
2429 /*
2430  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2431  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2432  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2433  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2434  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2435  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2436  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2437  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2438  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2439  * corresponding offset from m_start are mapped.
2440  */
2441 void
2442 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2443     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2444 {
2445         vm_page_t m, mpte;
2446         vm_pindex_t diff, psize;
2447
2448         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
2449         psize = atop(end - start);
2450         mpte = NULL;
2451         m = m_start;
2452         PMAP_LOCK(pmap);
2453         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2454                 mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, start + ptoa(diff), m,
2455                     prot, mpte);
2456                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2457         }
2458         PMAP_UNLOCK(pmap);
2459 }
2460
2461 /*
2462  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2463  * 1. Current pmap & pmap exists.
2464  * 2. Not wired.
2465  * 3. Read access.
2466  * 4. No page table pages.
2467  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2468  */
2469
2470 void
2471 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2472 {
2473
2474         PMAP_LOCK(pmap);
2475         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
2476         PMAP_UNLOCK(pmap);
2477 }
2478
2479 static vm_page_t
2480 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2481     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2482 {
2483         pt_entry_t *pte;
2484         vm_paddr_t pa;
2485
2486         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2487             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
2488             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2489         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2490         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2491
2492         /*
2493          * In the case that a page table page is not
2494          * resident, we are creating it here.
2495          */
2496         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2497                 unsigned ptepindex;
2498                 pd_entry_t ptepa;
2499
2500                 /*
2501                  * Calculate pagetable page index
2502                  */
2503                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2504                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2505                         mpte->wire_count++;
2506                 } else {
2507                         /*
2508                          * Get the page directory entry
2509                          */
2510                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2511
2512                         /*
2513                          * If the page table page is mapped, we just increment
2514                          * the hold count, and activate it.
2515                          */
2516                         if (ptepa) {
2517                                 if (ptepa & PG_PS)
2518                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2519                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa);
2520                                 mpte->wire_count++;
2521                         } else {
2522                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2523                                     M_NOWAIT);
2524                                 if (mpte == NULL)
2525                                         return (mpte);
2526                         }
2527                 }
2528         } else {
2529                 mpte = NULL;
2530         }
2531
2532         /*
2533          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2534          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2535          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2536          * But that isn't as quick as vtopte.
2537          */
2538         pte = vtopte(va);
2539         if (*pte) {
2540                 if (mpte != NULL) {
2541                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
2542                         mpte = NULL;
2543                 }
2544                 return (mpte);
2545         }
2546
2547         /*
2548          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2549          */
2550         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
2551             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
2552                 if (mpte != NULL) {
2553                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
2554                         mpte = NULL;
2555                 }
2556                 return (mpte);
2557         }
2558
2559         /*
2560          * Increment counters
2561          */
2562         pmap->pm_stats.resident_count++;
2563
2564         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2565
2566         /*
2567          * Now validate mapping with RO protection
2568          */
2569         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2570                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
2571         else
2572                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
2573         return mpte;
2574 }
2575
2576 /*
2577  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2578  * to be used for panic dumps.
2579  */
2580 void *
2581 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2582 {
2583         vm_offset_t va;
2584
2585         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
2586         pmap_kenter(va, pa);
2587         invlpg(va);
2588         return ((void *)crashdumpmap);
2589 }
2590
2591 /*
2592  * This code maps large physical mmap regions into the
2593  * processor address space.  Note that some shortcuts
2594  * are taken, but the code works.
2595  */
2596 void
2597 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
2598                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2599                     vm_size_t size)
2600 {
2601         vm_page_t p;
2602
2603         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
2604         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE,
2605             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
2606         if (pseflag && 
2607             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) && ((size & (NBPDR - 1)) == 0)) {
2608                 int i;
2609                 vm_page_t m[1];
2610                 unsigned int ptepindex;
2611                 int npdes;
2612                 pd_entry_t ptepa;
2613
2614                 PMAP_LOCK(pmap);
2615                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2616                         goto out;
2617                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2618 retry:
2619                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2620                 if (p != NULL) {
2621                         if (vm_page_sleep_if_busy(p, FALSE, "init4p"))
2622                                 goto retry;
2623                 } else {
2624                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2625                         if (p == NULL)
2626                                 return;
2627                         m[0] = p;
2628
2629                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2630                                 vm_page_lock_queues();
2631                                 vm_page_free(p);
2632                                 vm_page_unlock_queues();
2633                                 return;
2634                         }
2635
2636                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2637                         vm_page_lock_queues();
2638                         vm_page_wakeup(p);
2639                         vm_page_unlock_queues();
2640                 }
2641
2642                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2643                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
2644                         return;
2645
2646                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2647
2648                 PMAP_LOCK(pmap);
2649                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2650                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2651                 for(i = 0; i < npdes; i++) {
2652                         pde_store(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
2653                             ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2654                         ptepa += NBPDR;
2655                         ptepindex += 1;
2656                 }
2657                 pmap_invalidate_all(pmap);
2658 out:
2659                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2660         }
2661 }
2662
2663 /*
2664  *      Routine:        pmap_change_wiring
2665  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2666  *                      pair.
2667  *      In/out conditions:
2668  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2669  */
2670 void
2671 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2672 {
2673         pt_entry_t *pte;
2674
2675         PMAP_LOCK(pmap);
2676         pte = pmap_pte(pmap, va);
2677
2678         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2679                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2680         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2681                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2682
2683         /*
2684          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2685          * invalidate TLB.
2686          */
2687         pmap_pte_set_w(pte, wired);
2688         pmap_pte_release(pte);
2689         PMAP_UNLOCK(pmap);
2690 }
2691
2692
2693
2694 /*
2695  *      Copy the range specified by src_addr/len
2696  *      from the source map to the range dst_addr/len
2697  *      in the destination map.
2698  *
2699  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2700  */
2701
2702 void
2703 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
2704           vm_offset_t src_addr)
2705 {
2706         vm_offset_t addr;
2707         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2708         vm_offset_t pdnxt;
2709
2710         if (dst_addr != src_addr)
2711                 return;
2712
2713         if (!pmap_is_current(src_pmap))
2714                 return;
2715
2716         vm_page_lock_queues();
2717         if (dst_pmap < src_pmap) {
2718                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2719                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2720         } else {
2721                 PMAP_LOCK(src_pmap);
2722                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
2723         }
2724         sched_pin();
2725         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2726                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
2727                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2728                 pd_entry_t srcptepaddr;
2729                 unsigned ptepindex;
2730
2731                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2732                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables");
2733
2734                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
2735                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2736
2737                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2738                 if (srcptepaddr == 0)
2739                         continue;
2740                         
2741                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2742                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2743                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
2744                                     ~PG_W;
2745                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
2746                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
2747                         }
2748                         continue;
2749                 }
2750
2751                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr);
2752                 if (srcmpte->wire_count == 0)
2753                         panic("pmap_copy: source page table page is unused");
2754
2755                 if (pdnxt > end_addr)
2756                         pdnxt = end_addr;
2757
2758                 src_pte = vtopte(addr);
2759                 while (addr < pdnxt) {
2760                         pt_entry_t ptetemp;
2761                         ptetemp = *src_pte;
2762                         /*
2763                          * we only virtual copy managed pages
2764                          */
2765                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2766                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
2767                                     M_NOWAIT);
2768                                 if (dstmpte == NULL)
2769                                         break;
2770                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
2771                                 if (*dst_pte == 0 &&
2772                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
2773                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
2774                                         /*
2775                                          * Clear the wired, modified, and
2776                                          * accessed (referenced) bits
2777                                          * during the copy.
2778                                          */
2779                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
2780                                             PG_A);
2781                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2782                                 } else
2783                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2784                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
2785                                         break;
2786                         }
2787                         addr += PAGE_SIZE;
2788                         src_pte++;
2789                 }
2790         }
2791         sched_unpin();
2792         vm_page_unlock_queues();
2793         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
2794         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
2795 }       
2796
2797 static __inline void
2798 pagezero(void *page)
2799 {
2800 #if defined(I686_CPU)
2801         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
2802 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
2803                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
2804                         sse2_pagezero(page);
2805                 else
2806 #endif
2807                         i686_pagezero(page);
2808         } else
2809 #endif
2810                 bzero(page, PAGE_SIZE);
2811 }
2812
2813 /*
2814  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
2815  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2816  */
2817 void
2818 pmap_zero_page(vm_page_t m)
2819 {
2820         struct sysmaps *sysmaps;
2821
2822         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
2823         mtx_lock(&sysmaps->lock);
2824         if (*sysmaps->CMAP2)
2825                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
2826         sched_pin();
2827         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
2828         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
2829         pagezero(sysmaps->CADDR2);
2830         *sysmaps->CMAP2 = 0;
2831         sched_unpin();
2832         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
2833 }
2834
2835 /*
2836  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
2837  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2838  *
2839  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2840  */
2841 void
2842 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
2843 {
2844         struct sysmaps *sysmaps;
2845
2846         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
2847         mtx_lock(&sysmaps->lock);
2848         if (*sysmaps->CMAP2)
2849                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
2850         sched_pin();
2851         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
2852         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
2853         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
2854                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
2855         else
2856                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
2857         *sysmaps->CMAP2 = 0;
2858         sched_unpin();
2859         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
2860 }
2861
2862 /*
2863  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
2864  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
2865  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
2866  *      outside of Giant.
2867  */
2868 void
2869 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
2870 {
2871
2872         if (*CMAP3)
2873                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2874         sched_pin();
2875         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M;
2876         invlcaddr(CADDR3);
2877         pagezero(CADDR3);
2878         *CMAP3 = 0;
2879         sched_unpin();
2880 }
2881
2882 /*
2883  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2884  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2885  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2886  *      time.
2887  */
2888 void
2889 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
2890 {
2891         struct sysmaps *sysmaps;
2892
2893         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
2894         mtx_lock(&sysmaps->lock);
2895         if (*sysmaps->CMAP1)
2896                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2897         if (*sysmaps->CMAP2)
2898                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2899         sched_pin();
2900         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
2901         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
2902         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A;
2903         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M;
2904         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
2905         *sysmaps->CMAP1 = 0;
2906         *sysmaps->CMAP2 = 0;
2907         sched_unpin();
2908         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
2909 }
2910
2911 /*
2912  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2913  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2914  * be changed upwards or downwards in the future; it
2915  * is only necessary that true be returned for a small
2916  * subset of pmaps for proper page aging.
2917  */
2918 boolean_t
2919 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2920 {
2921         pv_entry_t pv;
2922         int loops = 0;
2923
2924         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
2925                 return FALSE;
2926
2927         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2928         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2929                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
2930                         return TRUE;
2931                 }
2932                 loops++;
2933                 if (loops >= 16)
2934                         break;
2935         }
2936         return (FALSE);
2937 }
2938
2939 /*
2940  * Remove all pages from specified address space
2941  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2942  * is special cased for current process only, but
2943  * can have the more generic (and slightly slower)
2944  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2945  * in the case of running down an entire address space.
2946  */
2947 void
2948 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
2949 {
2950         pt_entry_t *pte, tpte;
2951         vm_page_t m;
2952         pv_entry_t pv;
2953         struct pv_chunk *pc, *npc;
2954         int field, idx;
2955         int32_t bit;
2956         uint32_t inuse, bitmask;
2957         int allfree;
2958
2959         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
2960                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2961                 return;
2962         }
2963         vm_page_lock_queues();
2964         PMAP_LOCK(pmap);
2965         sched_pin();
2966         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
2967                 allfree = 1;
2968                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2969                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
2970                         while (inuse != 0) {
2971                                 bit = bsfl(inuse);
2972                                 bitmask = 1UL << bit;
2973                                 idx = field * 32 + bit;
2974                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
2975                                 inuse &= ~bitmask;
2976
2977                                 pte = vtopte(pv->pv_va);
2978                                 tpte = *pte;
2979
2980                                 if (tpte == 0) {
2981                                         printf(
2982                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
2983                                             pte, pv->pv_va);
2984                                         panic("bad pte");
2985                                 }
2986
2987 /*
2988  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2989  */
2990                                 if (tpte & PG_W) {
2991                                         allfree = 0;
2992                                         continue;
2993                                 }
2994
2995                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2996                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
2997                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
2998                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
2999                                     (uintmax_t)tpte));
3000
3001                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3002                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
3003                                         (uintmax_t)tpte));
3004
3005                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3006
3007                                 pte_clear(pte);
3008
3009                                 /*
3010                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3011                                  */
3012                                 if (tpte & PG_M)
3013                                         vm_page_dirty(m);
3014
3015                                 /* Mark free */
3016                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
3017                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
3018                                 pv_entry_count--;
3019                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3020                                 m->md.pv_list_count--;
3021                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3022                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3023                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3024
3025                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va);
3026                         }
3027                 }
3028                 if (allfree) {
3029                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
3030                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
3031                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
3032                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3033                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
3034                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
3035                         vm_page_unwire(m, 0);
3036                         vm_page_free(m);
3037                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
3038                 }
3039         }
3040         sched_unpin();
3041         vm_page_unlock_queues();
3042         pmap_invalidate_all(pmap);
3043         PMAP_UNLOCK(pmap);
3044 }
3045
3046 /*
3047  *      pmap_is_modified:
3048  *
3049  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3050  *      in any physical maps.
3051  */
3052 boolean_t
3053 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3054 {
3055         pv_entry_t pv;
3056         pt_entry_t *pte;
3057         pmap_t pmap;
3058         boolean_t rv;
3059
3060         rv = FALSE;
3061         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3062                 return (rv);
3063
3064         sched_pin();
3065         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3066         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3067                 pmap = PV_PMAP(pv);
3068                 PMAP_LOCK(pmap);
3069                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3070                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
3071                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3072                 if (rv)
3073                         break;
3074         }
3075         sched_unpin();
3076         return (rv);
3077 }
3078
3079 /*
3080  *      pmap_is_prefaultable:
3081  *
3082  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3083  *      for prefault.
3084  */
3085 boolean_t
3086 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3087 {
3088         pt_entry_t *pte;
3089         boolean_t rv;
3090
3091         rv = FALSE;
3092         PMAP_LOCK(pmap);
3093         if (*pmap_pde(pmap, addr)) {
3094                 pte = vtopte(addr);
3095                 rv = *pte == 0;
3096         }
3097         PMAP_UNLOCK(pmap);
3098         return (rv);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3103  */
3104 void
3105 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3106 {
3107         pv_entry_t pv;
3108         pmap_t pmap;
3109         pt_entry_t oldpte, *pte;
3110
3111         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3112         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3113             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
3114                 return;
3115         sched_pin();
3116         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3117                 pmap = PV_PMAP(pv);
3118                 PMAP_LOCK(pmap);
3119                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3120 retry:
3121                 oldpte = *pte;
3122                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
3123                         /*
3124                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3125                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
3126                          * significant 32 bits.
3127                          */
3128                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3129                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
3130                                 goto retry;
3131                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
3132                                 vm_page_dirty(m);
3133                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3134                 }
3135                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3136         }
3137         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3138         sched_unpin();
3139 }
3140
3141 /*
3142  *      pmap_ts_referenced:
3143  *
3144  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3145  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3146  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3147  *      reference bits set.
3148  *
3149  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3150  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3151  *      optimal aging of shared pages.
3152  */
3153 int
3154 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3155 {
3156         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3157         pmap_t pmap;
3158         pt_entry_t *pte;
3159         int rtval = 0;
3160
3161         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3162                 return (rtval);
3163         sched_pin();
3164         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3165         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3166                 pvf = pv;
3167                 do {
3168                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3169                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3170                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3171                         pmap = PV_PMAP(pv);
3172                         PMAP_LOCK(pmap);
3173                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3174                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
3175                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
3176                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3177                                 rtval++;
3178                                 if (rtval > 4)
3179                                         pvn = NULL;
3180                         }
3181                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3182                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3183         }
3184         sched_unpin();
3185         return (rtval);
3186 }
3187
3188 /*
3189  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3190  */
3191 void
3192 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3193 {
3194         pv_entry_t pv;
3195         pmap_t pmap;
3196         pt_entry_t *pte;
3197
3198         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3199         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3200                 return;
3201         sched_pin();
3202         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3203                 pmap = PV_PMAP(pv);
3204                 PMAP_LOCK(pmap);
3205                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3206                 if ((*pte & PG_M) != 0) {
3207                         /*
3208                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3209                          * in size, PG_M is among the least significant
3210                          * 32 bits. 
3211                          */
3212                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
3213                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3214                 }
3215                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3216         }
3217         sched_unpin();
3218 }
3219
3220 /*
3221  *      pmap_clear_reference:
3222  *
3223  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3224  */
3225 void
3226 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3227 {
3228         pv_entry_t pv;
3229         pmap_t pmap;
3230         pt_entry_t *pte;
3231
3232         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3233         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3234                 return;
3235         sched_pin();
3236         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3237                 pmap = PV_PMAP(pv);
3238                 PMAP_LOCK(pmap);
3239                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3240                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
3241                         /*
3242                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3243                          * in size, PG_A is among the least significant
3244                          * 32 bits. 
3245                          */
3246                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
3247                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3248                 }
3249                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3250         }
3251         sched_unpin();
3252 }
3253
3254 /*
3255  * Miscellaneous support routines follow
3256  */
3257
3258 /*
3259  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3260  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3261  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3262  * NOT real memory.
3263  */
3264 void *
3265 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
3266 {
3267         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3268
3269         offset = pa & PAGE_MASK;
3270         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3271         pa = pa & PG_FRAME;
3272
3273         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
3274                 va = KERNBASE + pa;
3275         else
3276                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3277         if (!va)
3278                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3279
3280         for (tmpva = va; size > 0; ) {
3281                 pmap_kenter_attr(tmpva, pa, mode);
3282                 size -= PAGE_SIZE;
3283                 tmpva += PAGE_SIZE;
3284                 pa += PAGE_SIZE;
3285         }
3286         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3287         pmap_invalidate_cache();
3288         return ((void *)(va + offset));
3289 }
3290
3291 void *
3292 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3293 {
3294
3295         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
3296 }
3297
3298 void *
3299 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3300 {
3301
3302         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
3303 }
3304
3305 void
3306 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3307 {
3308         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3309
3310         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
3311                 return;
3312         base = va & PG_FRAME;
3313         offset = va & PAGE_MASK;
3314         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3315         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
3316                 pmap_kremove(tmpva);
3317         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3318         kmem_free(kernel_map, base, size);
3319 }
3320
3321 int
3322 pmap_change_attr(va, size, mode)
3323         vm_offset_t va;
3324         vm_size_t size;
3325         int mode;
3326 {
3327         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3328         pt_entry_t *pte;
3329         u_int opte, npte;
3330         pd_entry_t *pde;
3331
3332         base = va & PG_FRAME;
3333         offset = va & PAGE_MASK;
3334         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3335
3336         /* Only supported on kernel virtual addresses. */
3337         if (base <= VM_MAXUSER_ADDRESS)
3338                 return (EINVAL);
3339
3340         /* 4MB pages and pages that aren't mapped aren't supported. */
3341         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE) {
3342                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
3343                 if (*pde & PG_PS)
3344                         return (EINVAL);
3345                 if (*pde == 0)
3346                         return (EINVAL);
3347                 pte = vtopte(va);
3348                 if (*pte == 0)
3349                         return (EINVAL);
3350         }
3351
3352         /*
3353          * Ok, all the pages exist and are 4k, so run through them updating
3354          * their cache mode.
3355          */
3356         for (tmpva = base; size > 0; ) {
3357                 pte = vtopte(tmpva);
3358
3359                 /*
3360                  * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
3361                  * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
3362                  */
3363                 do {
3364                         opte = *(u_int *)pte;
3365                         npte = opte & ~(PG_PTE_PAT | PG_NC_PCD | PG_NC_PWT);
3366                         npte |= pmap_cache_bits(mode, 0);
3367                 } while (npte != opte &&
3368                     !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
3369                 tmpva += PAGE_SIZE;
3370                 size -= PAGE_SIZE;
3371         }
3372
3373         /*
3374          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that shouldn't
3375          * be, etc.
3376          */    
3377         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
3378         pmap_invalidate_cache();
3379         return (0);
3380 }
3381
3382 /*
3383  * perform the pmap work for mincore
3384  */
3385 int
3386 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3387 {
3388         pt_entry_t *ptep, pte;
3389         vm_page_t m;
3390         int val = 0;
3391         
3392         PMAP_LOCK(pmap);
3393         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3394         pte = (ptep != NULL) ? *ptep : 0;
3395         pmap_pte_release(ptep);
3396         PMAP_UNLOCK(pmap);
3397
3398         if (pte != 0) {
3399                 vm_paddr_t pa;
3400
3401                 val = MINCORE_INCORE;
3402                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3403                         return val;
3404
3405                 pa = pte & PG_FRAME;
3406
3407                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3408
3409                 /*
3410                  * Modified by us
3411                  */
3412                 if (pte & PG_M)
3413                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3414                 else {
3415                         /*
3416                          * Modified by someone else
3417                          */
3418                         vm_page_lock_queues();
3419                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3420                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3421                         vm_page_unlock_queues();
3422                 }
3423                 /*
3424                  * Referenced by us
3425                  */
3426                 if (pte & PG_A)
3427                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3428                 else {
3429                         /*
3430                          * Referenced by someone else
3431                          */
3432                         vm_page_lock_queues();
3433                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3434                             pmap_ts_referenced(m)) {
3435                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3436                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3437                         }
3438                         vm_page_unlock_queues();
3439                 }
3440         } 
3441         return val;
3442 }
3443
3444 void
3445 pmap_activate(struct thread *td)
3446 {
3447         pmap_t  pmap, oldpmap;
3448         u_int32_t  cr3;
3449
3450         critical_enter();
3451         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
3452         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
3453 #if defined(SMP)
3454         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3455         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
3456 #else
3457         oldpmap->pm_active &= ~1;
3458         pmap->pm_active |= 1;
3459 #endif
3460 #ifdef PAE
3461         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
3462 #else
3463         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3464 #endif
3465         /*
3466          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
3467          */
3468         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
3469         load_cr3(cr3);
3470         PCPU_SET(curpmap, pmap);
3471         critical_exit();
3472 }
3473
3474 vm_offset_t
3475 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3476 {
3477
3478         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3479                 return addr;
3480         }
3481
3482         addr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
3483         return addr;
3484 }
3485
3486
3487 #if defined(PMAP_DEBUG)
3488 pmap_pid_dump(int pid)
3489 {
3490         pmap_t pmap;
3491         struct proc *p;
3492         int npte = 0;
3493         int index;
3494
3495         sx_slock(&allproc_lock);
3496         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
3497                 if (p->p_pid != pid)
3498                         continue;
3499
3500                 if (p->p_vmspace) {
3501                         int i,j;
3502                         index = 0;
3503                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3504                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
3505                                 pd_entry_t *pde;
3506                                 pt_entry_t *pte;
3507                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
3508                                 
3509                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3510                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3511                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
3512                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3513                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3514                                                         if (index) {
3515                                                                 index = 0;
3516                                                                 printf("\n");
3517                                                         }
3518                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
3519                                                         return npte;
3520                                                 }
3521                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
3522                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3523                                                         pt_entry_t pa;
3524                                                         vm_page_t m;
3525                                                         pa = *pte;
3526                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3527                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3528                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3529                                                         npte++;
3530                                                         index++;
3531                                                         if (index >= 2) {
3532                                                                 index = 0;
3533                                                                 printf("\n");
3534                                                         } else {
3535                                                                 printf(" ");
3536                                                         }
3537                                                 }
3538                                         }
3539                                 }
3540                         }
3541                 }
3542         }
3543         sx_sunlock(&allproc_lock);
3544         return npte;
3545 }
3546 #endif
3547
3548 #if defined(DEBUG)
3549
3550 static void     pads(pmap_t pm);
3551 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
3552
3553 /* print address space of pmap*/
3554 static void
3555 pads(pmap_t pm)
3556 {
3557         int i, j;
3558         vm_paddr_t va;
3559         pt_entry_t *ptep;
3560
3561         if (pm == kernel_pmap)
3562                 return;
3563         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
3564                 if (pm->pm_pdir[i])
3565                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
3566                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3567                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3568                                         continue;
3569                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3570                                         continue;
3571                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3572                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3573                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
3574                         };
3575
3576 }
3577
3578 void
3579 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3580 {
3581         pv_entry_t pv;
3582         pmap_t pmap;
3583         vm_page_t m;
3584
3585         printf("pa %x", pa);
3586         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3587         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3588                 pmap = PV_PMAP(pv);
3589                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
3590                 pads(pmap);
3591         }
3592         printf(" ");
3593 }
3594 #endif