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