]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFV r348535: 9677 panic from zio_write_gang_block() when creating dump device on...
[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 <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161 #include <machine/pmap_base.h>
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * PTmap is recursive pagemap at top of virtual address space.
184  * Within PTmap, the page directory can be found (third indirection).
185  */
186 #define PTmap   ((pt_entry_t *)(PTDPTDI << PDRSHIFT))
187 #define PTD     ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE)))
188 #define PTDpde  ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE) + \
189     (PTDPTDI * PDESIZE)))
190
191 /*
192  * Translate a virtual address to the kernel virtual address of its page table
193  * entry (PTE).  This can be used recursively.  If the address of a PTE as
194  * previously returned by this macro is itself given as the argument, then the
195  * address of the page directory entry (PDE) that maps the PTE will be
196  * returned.
197  *
198  * This macro may be used before pmap_bootstrap() is called.
199  */
200 #define vtopte(va)      (PTmap + i386_btop(va))
201
202 /*
203  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
204  */
205 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
206 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
207
208 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
209 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
210 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
211 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
212 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
213
214 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
215     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
216 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
217
218 _Static_assert(sizeof(struct pmap) <= sizeof(struct pmap_KBI),
219     "pmap_KBI");
220
221 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
222 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
223
224 static int nkpt = NKPT;
225
226 #ifdef PMAP_PAE_COMP
227 pt_entry_t pg_nx;
228 static uma_zone_t pdptzone;
229 #endif
230
231 _Static_assert(VM_MAXUSER_ADDRESS == VADDR(TRPTDI, 0), "VM_MAXUSER_ADDRESS");
232 _Static_assert(VM_MAX_KERNEL_ADDRESS <= VADDR(PTDPTDI, 0),
233     "VM_MAX_KERNEL_ADDRESS");
234 _Static_assert(PMAP_MAP_LOW == VADDR(LOWPTDI, 0), "PMAP_MAP_LOW");
235 _Static_assert(KERNLOAD == (KERNPTDI << PDRSHIFT), "KERNLOAD");
236
237 extern int pat_works;
238 extern int pg_ps_enabled;
239
240 extern int elf32_nxstack;
241
242 #define PAT_INDEX_SIZE  8
243 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
244
245 /*
246  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
247  */
248 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
249 static struct pmap_preinit_mapping {
250         vm_paddr_t      pa;
251         vm_offset_t     va;
252         vm_size_t       sz;
253         int             mode;
254 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
255 static int pmap_initialized;
256
257 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
258
259 /*
260  * Data for the pv entry allocation mechanism
261  */
262 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
263 extern int pv_entry_max, pv_entry_count;
264 static int pv_entry_high_water = 0;
265 static struct md_page *pv_table;
266 extern int shpgperproc;
267
268 static struct pv_chunk *pv_chunkbase;   /* KVA block for pv_chunks */
269 static int pv_maxchunks;                /* How many chunks we have KVA for */
270 static vm_offset_t pv_vafree;           /* freelist stored in the PTE */
271
272 /*
273  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
274  */
275 static pt_entry_t *CMAP3;
276 static pd_entry_t *KPTD;
277 static caddr_t CADDR3;
278
279 /*
280  * Crashdump maps.
281  */
282 static caddr_t crashdumpmap;
283
284 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
285 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
286 #ifdef SMP
287 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
288 extern int PMAP1changedcpu;
289 #endif
290 extern int PMAP1changed;
291 extern int PMAP1unchanged;
292 static struct mtx PMAP2mutex;
293
294 /*
295  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
296  */
297 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
298 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
299
300 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
301 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
302 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
303 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
305                     u_int flags);
306 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 #endif
309 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
310 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
311                     vm_offset_t va);
312 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
313
314 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
316                     vm_prot_t prot);
317 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
318                     u_int flags, vm_page_t m);
319 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
320     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
321 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
322 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323                     pd_entry_t pde);
324 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
325 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
326 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
327 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
328 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
330 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
331 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
332 #endif
333 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
334     vm_prot_t prot);
335 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
336 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
337     struct spglist *free);
338 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
339     struct spglist *free);
340 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
341 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
342     struct spglist *free);
343 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
344                     struct spglist *free);
345 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
346                                         vm_offset_t va);
347 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
348 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
349     vm_page_t m);
350 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
351     pd_entry_t newpde);
352 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
353
354 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
355
356 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
357 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
358 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
359 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
360 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
361 #ifdef PMAP_PAE_COMP
362 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
363     uint8_t *flags, int wait);
364 #endif
365 static void pmap_init_trm(void);
366 static void pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap);
367
368 static __inline void pagezero(void *page);
369
370 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
371 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
372
373 extern char _end[];
374 extern u_long physfree; /* phys addr of next free page */
375 extern u_long vm86phystk;/* PA of vm86/bios stack */
376 extern u_long vm86paddr;/* address of vm86 region */
377 extern int vm86pa;      /* phys addr of vm86 region */
378 extern u_long KERNend;  /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 #ifdef PMAP_PAE_COMP
380 pd_entry_t *IdlePTD_pae;        /* phys addr of kernel PTD */
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 pt_entry_t *KPTmap_pae; /* address of kernel page tables */
383 #define IdlePTD IdlePTD_pae
384 #define KPTmap  KPTmap_pae
385 #else
386 pd_entry_t *IdlePTD_nopae;
387 pt_entry_t *KPTmap_nopae;
388 #define IdlePTD IdlePTD_nopae
389 #define KPTmap  KPTmap_nopae
390 #endif
391 extern u_long KPTphys;  /* phys addr of kernel page tables */
392 extern u_long tramp_idleptd;
393
394 static u_long
395 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
396 {
397         u_long res;
398
399         res = *physfree;
400         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
401         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
402         return (res);
403 }
404
405 static void
406 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
407 {
408         pt_entry_t *pt;
409
410         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
411             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
412                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
413 }
414
415 static void
416 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
417 {
418
419         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
420 }
421
422 _Static_assert(LOWPTDI * 2 * NBPDR == KERNBASE,
423     "Broken double-map of zero PTD");
424
425 static void
426 __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(bool enable)
427 {
428         int i;
429
430         for (i = 0; i < LOWPTDI; i++)
431                 IdlePTD[i] = enable ? IdlePTD[LOWPTDI + i] : 0;
432         load_cr3(rcr3());               /* invalidate TLB */
433 }
434
435 /*
436  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
437  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
438  * does not require relocations.
439  */
440 void
441 __CONCAT(PMTYPE, cold)(void)
442 {
443         pt_entry_t *pt;
444         u_long a;
445         u_int cr3, ncr4;
446
447         physfree = (u_long)&_end;
448         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
449                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
450         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
451                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
452         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
453         KERNend = physfree;
454
455         /* Allocate Kernel Page Tables */
456         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
457         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
458
459         /* Allocate Page Table Directory */
460 #ifdef PMAP_PAE_COMP
461         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
462         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
463 #endif
464         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
465
466         /*
467          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
468          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
469          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
470          * physical memory due to 1:1 mappings.
471          */
472         allocpages(1, &physfree);
473         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
474
475         /* vm86/bios stack */
476         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
477
478         /* pgtable + ext + IOPAGES */
479         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
480
481         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
482         for (a = 0; a < NKPT; a++)
483                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
484
485 #ifdef PMAP_PAE_COMP
486         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
487         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
488                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
489 #endif
490
491         /*
492          * Install recursive mapping for kernel page tables into
493          * itself.
494          */
495         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
496                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
497                     PG_RW;
498
499         /*
500          * Initialize page table pages mapping physical address zero
501          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
502          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
503          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
504          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
505          * kernel PDEs before we turn on paging.
506          *
507          * This and all other page table entries allow read and write
508          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
509          * access restrictions.
510          */
511         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
512         pmap_cold_map(0, NBPDR * LOWPTDI, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
513         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
514
515         /* Map page table directory */
516 #ifdef PMAP_PAE_COMP
517         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
518 #endif
519         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
520
521         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
522         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
523
524         /* Map proc0kstack */
525         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
526         /* ISA hole already mapped */
527
528         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
529         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
530
531         /* Map page 0 into the vm86 page table */
532         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
533
534         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
535         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
536             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
537                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
538                     PG_M | PG_V;
539
540         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
541         ncr4 = 0;
542         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
543                 ncr4 |= CR4_PSE;
544                 pseflag = PG_PS;
545                 /*
546                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
547                  * page table pages are wasted.
548                  */
549                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
550                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
551                             PG_RW | PG_V;
552         }
553         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
554                 ncr4 |= CR4_PGE;
555                 pgeflag = PG_G;
556         }
557         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
558 #ifdef PMAP_PAE_COMP
559         ncr4 |= CR4_PAE;
560 #endif
561         if (ncr4 != 0)
562                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
563
564         /* Now enable paging */
565 #ifdef PMAP_PAE_COMP
566         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
567         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0)
568                 wbinvd();
569 #else
570         cr3 = (u_int)IdlePTD;
571 #endif
572         tramp_idleptd = cr3;
573         load_cr3(cr3);
574         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
575
576         /*
577          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
578          * linked to run.
579          */
580
581         /*
582          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
583          * to get some null pointer checks.
584          */
585         __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(false);
586
587         kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
588 #ifdef PMAP_PAE_COMP
589         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_PAE;
590         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_PAE;
591         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_PAE;
592 #else
593         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_NOPAE;
594         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_NOPAE;
595         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_NOPAE;
596 #endif
597 }
598
599 static void
600 __CONCAT(PMTYPE, set_nx)(void)
601 {
602
603 #ifdef PMAP_PAE_COMP
604         if ((amd_feature & AMDID_NX) == 0)
605                 return;
606         pg_nx = PG_NX;
607         elf32_nxstack = 1;
608         /* EFER.EFER_NXE is set in initializecpu(). */
609 #endif
610 }
611
612 /*
613  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
614  *
615  *      On the i386 this is called after pmap_cold() created initial
616  *      kernel page table and enabled paging, and just syncs the pmap
617  *      module with what has already been done.
618  */
619 static void
620 __CONCAT(PMTYPE, bootstrap)(vm_paddr_t firstaddr)
621 {
622         vm_offset_t va;
623         pt_entry_t *pte, *unused;
624         struct pcpu *pc;
625         u_long res;
626         int i;
627
628         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
629
630         /*
631          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
632          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
633          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
634          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
635          * addresses to superpage mappings.
636          */
637         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
638
639         /*
640          * Initialize the first available kernel virtual address.
641          * However, using "firstaddr" may waste a few pages of the
642          * kernel virtual address space, because pmap_cold() may not
643          * have mapped every physical page that it allocated.
644          * Preferably, pmap_cold() would provide a first unused
645          * virtual address in addition to "firstaddr".
646          */
647         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
648         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
649
650         /*
651          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
652          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
653          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
654          */
655         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
656         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
657 #ifdef PMAP_PAE_COMP
658         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
659 #endif
660         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
661         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
662         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
663
664         /*
665          * Initialize the global pv list lock.
666          */
667         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
668
669         /*
670          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
671          * mapping of pages.
672          */
673 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
674         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
675
676         va = virtual_avail;
677         pte = vtopte(va);
678
679
680         /*
681          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
682          * during early boot.
683          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
684          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
685          */
686         pc = get_pcpu();
687         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
688         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
689         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
690         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
691
692         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
693
694         /*
695          * Crashdump maps.
696          */
697         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
698
699         /*
700          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
701          */
702         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
703
704         /*
705          * msgbufp is used to map the system message buffer.
706          */
707         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
708
709         /*
710          * KPTmap is used by pmap_kextract().
711          *
712          * KPTmap is first initialized by pmap_cold().  However, that initial
713          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
714          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
715          */
716         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
717
718         for (i = 0; i < NKPT; i++)
719                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
720
721         /*
722          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
723          * respectively.
724          */
725         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
726         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
727         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
728
729         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
730
731         virtual_avail = va;
732
733         /*
734          * Initialize the PAT MSR if present.
735          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
736          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
737          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
738          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
739          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
740          */
741         pmap_init_pat();
742 }
743
744 static void
745 pmap_init_reserved_pages(void)
746 {
747         struct pcpu *pc;
748         vm_offset_t pages;
749         int i;
750
751 #ifdef PMAP_PAE_COMP
752         if (!pae_mode)
753                 return;
754 #else
755         if (pae_mode)
756                 return;
757 #endif
758         CPU_FOREACH(i) {
759                 pc = pcpu_find(i);
760                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
761                     MTX_NEW);
762                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
763                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
764                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
765                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
766                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
767                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
768                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
769                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
770                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
771                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
772                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
773
774                 /*
775                  * Skip if the mappings have already been initialized,
776                  * i.e. this is the BSP.
777                  */
778                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
779                         continue;
780
781                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
782                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
783                 if (pages == 0)
784                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
785                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
786                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
787                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
788                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
789                 pc->pc_qmap_addr = pages + ptoa(2);
790         }
791 }
792  
793 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
794
795 /*
796  * Setup the PAT MSR.
797  */
798 static void
799 __CONCAT(PMTYPE, init_pat)(void)
800 {
801         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
802         uint64_t pat_msr;
803         u_long cr0, cr4;
804         int i;
805
806         /* Set default PAT index table. */
807         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
808                 pat_table[i] = -1;
809         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
810         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
811         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
812         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
813         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
814         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
815
816         /*
817          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
818          * We assume that PAT support implies PGE.
819          */
820         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
821                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
822                         pat_index[i] = pat_table[i];
823                 pat_works = 0;
824                 return;
825         }
826
827         /*
828          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
829          * PAT entries.
830          *
831          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
832          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
833          * or Mode C Paging)
834          *
835          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
836          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
837          */
838         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
839             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
840                 pat_works = 0;
841
842         /* Initialize default PAT entries. */
843         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
844             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
845             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
846             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
847             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
848             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
849             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
850             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
851
852         if (pat_works) {
853                 /*
854                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
855                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
856                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
857                  */
858                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
859                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
860                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
861                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
862                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
863                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
864         } else {
865                 /*
866                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
867                  */
868                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
869                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
870                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
871         }
872
873         /* Disable PGE. */
874         cr4 = rcr4();
875         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
876
877         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
878         cr0 = rcr0();
879         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
880
881         /* Flushes caches and TLBs. */
882         wbinvd();
883         invltlb();
884
885         /* Update PAT and index table. */
886         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
887         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
888                 pat_index[i] = pat_table[i];
889
890         /* Flush caches and TLBs again. */
891         wbinvd();
892         invltlb();
893
894         /* Restore caches and PGE. */
895         load_cr0(cr0);
896         load_cr4(cr4);
897 }
898
899 #ifdef PMAP_PAE_COMP
900 static void *
901 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
902     int wait)
903 {
904
905         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
906         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
907         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
908             bytes, wait, 0x0ULL, 0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
909 }
910 #endif
911
912 /*
913  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
914  * Requirements:
915  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
916  *    are ever set, PG_V in particular.
917  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
918  *    on PAE systems.  This should be ok.
919  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
920  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
921  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
922  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
923  */
924 static vm_offset_t
925 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
926 {
927         pt_entry_t *pte;
928         vm_offset_t va;
929
930         va = *head;
931         if (va == 0)
932                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
933         pte = vtopte(va);
934         *head = *pte;
935         if (*head & PG_V)
936                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
937         *pte = 0;
938         return (va);
939 }
940
941 static void
942 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
943 {
944         pt_entry_t *pte;
945
946         if (va & PG_V)
947                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
948         pte = vtopte(va);
949         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
950         *head = va;
951 }
952
953 static void
954 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
955 {
956         int i;
957         vm_offset_t va;
958
959         *head = 0;
960         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
961                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
962                 pmap_ptelist_free(head, va);
963         }
964 }
965
966
967 /*
968  *      Initialize the pmap module.
969  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
970  *      system needs to map virtual memory.
971  */
972 static void
973 __CONCAT(PMTYPE, init)(void)
974 {
975         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
976         vm_page_t mpte;
977         vm_size_t s;
978         int i, pv_npg;
979
980         /*
981          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
982          * page table pages.
983          */ 
984         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
985         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
986                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
987                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
988                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
989                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
990                 mpte->pindex = i + KPTDI;
991                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
992                 mpte->wire_count = 1;
993                 if (pseflag != 0 &&
994                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
995                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
996                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
997         }
998         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
999         vm_wire_add(NKPT);
1000
1001         /*
1002          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1003          * high water mark so that the system can recover from excessive
1004          * numbers of pv entries.
1005          */
1006         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1007         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1008         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1009         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1010         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1011
1012         /*
1013          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
1014          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
1015          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
1016          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
1017          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
1018          * include at least one feature that is only supported by older Intel
1019          * or newer AMD processors.
1020          */
1021         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
1022             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
1023             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
1024             AMDID2_FMA4)) == 0)
1025                 workaround_erratum383 = 1;
1026
1027         /*
1028          * Are large page mappings supported and enabled?
1029          */
1030         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
1031         if (pseflag == 0)
1032                 pg_ps_enabled = 0;
1033         else if (pg_ps_enabled) {
1034                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1035                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
1036                 pagesizes[1] = NBPDR;
1037         }
1038
1039         /*
1040          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1041          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1042          */
1043         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1044             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1045
1046         /*
1047          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1048          */
1049         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1050         s = round_page(s);
1051         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1052         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1053                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1054
1055         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1056         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1057         if (pv_chunkbase == NULL)
1058                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1059         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1060 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1061         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1062             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1063             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1064         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1065 #endif
1066
1067         pmap_initialized = 1;
1068         pmap_init_trm();
1069
1070         if (!bootverbose)
1071                 return;
1072         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1073                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1074                 if (ppim->va == 0)
1075                         continue;
1076                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1077                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1078         }
1079
1080 }
1081
1082 extern u_long pmap_pde_demotions;
1083 extern u_long pmap_pde_mappings;
1084 extern u_long pmap_pde_p_failures;
1085 extern u_long pmap_pde_promotions;
1086
1087 /***************************************************
1088  * Low level helper routines.....
1089  ***************************************************/
1090
1091 static boolean_t
1092 __CONCAT(PMTYPE, is_valid_memattr)(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1093 {
1094
1095         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1096             pat_index[(int)mode] >= 0);
1097 }
1098
1099 /*
1100  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1101  * caching mode.
1102  */
1103 static int
1104 __CONCAT(PMTYPE, cache_bits)(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1105 {
1106         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1107
1108         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1109                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1110
1111         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1112         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1113
1114         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1115         pat_idx = pat_index[mode];
1116
1117         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1118         cache_bits = 0;
1119         if (pat_idx & 0x4)
1120                 cache_bits |= pat_flag;
1121         if (pat_idx & 0x2)
1122                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1123         if (pat_idx & 0x1)
1124                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1125         return (cache_bits);
1126 }
1127
1128 static bool
1129 __CONCAT(PMTYPE, ps_enabled)(pmap_t pmap __unused)
1130 {
1131
1132         return (pg_ps_enabled);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1137  */
1138 static void
1139 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1140 {
1141         pd_entry_t *pde;
1142
1143         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1144         pde_store(pde, newpde);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1149  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1150  * calling processor's TLB is affected.
1151  *
1152  * The calling thread must be pinned to a processor.
1153  */
1154 static void
1155 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1156 {
1157
1158         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1159                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1160                 invlpg(va);
1161         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1162                 /*
1163                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1164                  * because there are too many to flush individually.
1165                  */
1166                 invltlb();
1167 }
1168
1169 #ifdef SMP
1170 /*
1171  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1172  *
1173  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1174  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1175  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1176  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1177  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1178  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1179  * one of the following functions but before a store updating the page
1180  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1181  * processor before its pm_active field is checked but due to
1182  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1183  * pmap as inactive on the other processor.
1184  * 
1185  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1186  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1187  * processor.
1188  */
1189 static void
1190 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1191 {
1192         cpuset_t *mask, other_cpus;
1193         u_int cpuid;
1194
1195         sched_pin();
1196         if (pmap == kernel_pmap) {
1197                 invlpg(va);
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_invlpg(*mask, va, pmap);
1209         sched_unpin();
1210 }
1211
1212 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1213 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1214
1215 static void
1216 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1217 {
1218         cpuset_t *mask, other_cpus;
1219         vm_offset_t addr;
1220         u_int cpuid;
1221
1222         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1223                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
1224                 return;
1225         }
1226
1227         sched_pin();
1228         if (pmap == kernel_pmap) {
1229                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1230                         invlpg(addr);
1231                 mask = &all_cpus;
1232         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1233                 mask = &all_cpus;
1234         } else {
1235                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1236                 other_cpus = all_cpus;
1237                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1238                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1239                 mask = &other_cpus;
1240         }
1241         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1242         sched_unpin();
1243 }
1244
1245 static void
1246 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1247 {
1248         cpuset_t *mask, other_cpus;
1249         u_int cpuid;
1250
1251         sched_pin();
1252         if (pmap == kernel_pmap) {
1253                 invltlb();
1254                 mask = &all_cpus;
1255         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1256                 mask = &all_cpus;
1257         } else {
1258                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1259                 other_cpus = all_cpus;
1260                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1261                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1262                 mask = &other_cpus;
1263         }
1264         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1265         sched_unpin();
1266 }
1267
1268 static void
1269 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1270 {
1271
1272         sched_pin();
1273         wbinvd();
1274         smp_cache_flush();
1275         sched_unpin();
1276 }
1277
1278 struct pde_action {
1279         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1280         vm_offset_t va;
1281         pd_entry_t *pde;
1282         pd_entry_t newpde;
1283         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1284 };
1285
1286 static void
1287 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1288 {
1289         struct pde_action *act = arg;
1290         pd_entry_t *pde;
1291
1292         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1293                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1294                 pde_store(pde, act->newpde);
1295         }
1296 }
1297
1298 static void
1299 pmap_update_pde_user(void *arg)
1300 {
1301         struct pde_action *act = arg;
1302
1303         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1304                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1305 }
1306
1307 static void
1308 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1309 {
1310         struct pde_action *act = arg;
1311
1312         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1313                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1314 }
1315
1316 /*
1317  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1318  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1319  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1320  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1321  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1322  * hardware error.
1323  */
1324 static void
1325 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1326 {
1327         struct pde_action act;
1328         cpuset_t active, other_cpus;
1329         u_int cpuid;
1330
1331         sched_pin();
1332         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1333         other_cpus = all_cpus;
1334         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1335         if (pmap == kernel_pmap)
1336                 active = all_cpus;
1337         else
1338                 active = pmap->pm_active;
1339         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1340                 act.store = cpuid;
1341                 act.invalidate = active;
1342                 act.va = va;
1343                 act.pde = pde;
1344                 act.newpde = newpde;
1345                 CPU_SET(cpuid, &active);
1346                 smp_rendezvous_cpus(active,
1347                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1348                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1349                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1350         } else {
1351                 if (pmap == kernel_pmap)
1352                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1353                 else
1354                         pde_store(pde, newpde);
1355                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1356                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1357         }
1358         sched_unpin();
1359 }
1360 #else /* !SMP */
1361 /*
1362  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1363  * We inline these within pmap.c for speed.
1364  */
1365 static void
1366 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1367 {
1368
1369         if (pmap == kernel_pmap)
1370                 invlpg(va);
1371 }
1372
1373 static void
1374 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1375 {
1376         vm_offset_t addr;
1377
1378         if (pmap == kernel_pmap)
1379                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1380                         invlpg(addr);
1381 }
1382
1383 static void
1384 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1385 {
1386
1387         if (pmap == kernel_pmap)
1388                 invltlb();
1389 }
1390
1391 static void
1392 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1393 {
1394
1395         wbinvd();
1396 }
1397
1398 static void
1399 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1400 {
1401
1402         if (pmap == kernel_pmap)
1403                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1404         else
1405                 pde_store(pde, newpde);
1406         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1407                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1408 }
1409 #endif /* !SMP */
1410
1411 static void
1412 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_page)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1413 {
1414
1415         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1416 }
1417
1418 static void
1419 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_range)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva,
1420     vm_offset_t eva)
1421 {
1422
1423         pmap_invalidate_range_int(pmap, sva, eva);
1424 }
1425
1426 static void
1427 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_all)(pmap_t pmap)
1428 {
1429
1430         pmap_invalidate_all_int(pmap);
1431 }
1432
1433 static void
1434 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1435 {
1436
1437         /*
1438          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1439          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1440          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1441          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1442          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1443          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1444          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1445          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1446          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1447          */
1448         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1449                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1450         else
1451                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * Are we current address space or kernel?
1456  */
1457 static __inline int
1458 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1459 {
1460
1461         return (pmap == kernel_pmap);
1462 }
1463
1464 /*
1465  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1466  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1467  */
1468 static pt_entry_t *
1469 __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1470 {
1471         pd_entry_t newpf;
1472         pd_entry_t *pde;
1473
1474         pde = pmap_pde(pmap, va);
1475         if (*pde & PG_PS)
1476                 return (pde);
1477         if (*pde != 0) {
1478                 /* are we current address space or kernel? */
1479                 if (pmap_is_current(pmap))
1480                         return (vtopte(va));
1481                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1482                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1483                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1484                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1485                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
1486                             (vm_offset_t)PADDR2);
1487                 }
1488                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1489         }
1490         return (NULL);
1491 }
1492
1493 /*
1494  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1495  * being NULL.
1496  */
1497 static __inline void
1498 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1499 {
1500
1501         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1502                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1503 }
1504
1505 /*
1506  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1507  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1508  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1509  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1510  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1511  */
1512 static __inline void
1513 invlcaddr(void *caddr)
1514 {
1515
1516         invlpg((u_int)caddr);
1517 }
1518
1519 /*
1520  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1521  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1522  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1523  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1524  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1525  *
1526  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1527  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1528  */
1529 static pt_entry_t *
1530 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1531 {
1532         pd_entry_t newpf;
1533         pd_entry_t *pde;
1534
1535         pde = pmap_pde(pmap, va);
1536         if (*pde & PG_PS)
1537                 return (pde);
1538         if (*pde != 0) {
1539                 /* are we current address space or kernel? */
1540                 if (pmap_is_current(pmap))
1541                         return (vtopte(va));
1542                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1543                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1544                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1545                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1546                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1547 #ifdef SMP
1548                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1549 #endif
1550                         invlcaddr(PADDR1);
1551                         PMAP1changed++;
1552                 } else
1553 #ifdef SMP
1554                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1555                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1556                         invlcaddr(PADDR1);
1557                         PMAP1changedcpu++;
1558                 } else
1559 #endif
1560                         PMAP1unchanged++;
1561                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1562         }
1563         return (0);
1564 }
1565
1566 static pt_entry_t *
1567 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1568 {
1569         pd_entry_t newpf;
1570         pd_entry_t *pde;
1571
1572         pde = pmap_pde(pmap, va);
1573         if (*pde & PG_PS)
1574                 return (pde);
1575         if (*pde != 0) {
1576                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1577                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1578                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1579                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1580                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1581 #ifdef SMP
1582                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1583 #endif
1584                         invlcaddr(PADDR3);
1585                         PMAP1changed++;
1586                 } else
1587 #ifdef SMP
1588                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1589                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1590                         invlcaddr(PADDR3);
1591                         PMAP1changedcpu++;
1592                 } else
1593 #endif
1594                         PMAP1unchanged++;
1595                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1596         }
1597         return (0);
1598 }
1599
1600 static pt_entry_t
1601 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1602 {
1603         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1604
1605         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1606         pde &= PG_FRAME;
1607         critical_enter();
1608         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1609         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1610                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1611                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1612         }
1613         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1614             (NPTEPG - 1));
1615         pte = *ptep;
1616         critical_exit();
1617         return (pte);
1618 }
1619
1620 /*
1621  * Extract from the kernel page table the physical address that is mapped by
1622  * the given virtual address "va".
1623  *
1624  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1625  */
1626 static vm_paddr_t
1627 __CONCAT(PMTYPE, kextract)(vm_offset_t va)
1628 {
1629         vm_paddr_t pa;
1630
1631         if ((pa = pte_load(&PTD[va >> PDRSHIFT])) & PG_PS) {
1632                 pa = (pa & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1633         } else {
1634                 /*
1635                  * Beware of a concurrent promotion that changes the PDE at
1636                  * this point!  For example, vtopte() must not be used to
1637                  * access the PTE because it would use the new PDE.  It is,
1638                  * however, safe to use the old PDE because the page table
1639                  * page is preserved by the promotion.
1640                  */
1641                 pa = KPTmap[i386_btop(va)];
1642                 pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1643         }
1644         return (pa);
1645 }
1646
1647 /*
1648  *      Routine:        pmap_extract
1649  *      Function:
1650  *              Extract the physical page address associated
1651  *              with the given map/virtual_address pair.
1652  */
1653 static vm_paddr_t
1654 __CONCAT(PMTYPE, extract)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1655 {
1656         vm_paddr_t rtval;
1657         pt_entry_t pte;
1658         pd_entry_t pde;
1659
1660         rtval = 0;
1661         PMAP_LOCK(pmap);
1662         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1663         if (pde != 0) {
1664                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1665                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1666                 else {
1667                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1668                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1669                 }
1670         }
1671         PMAP_UNLOCK(pmap);
1672         return (rtval);
1673 }
1674
1675 /*
1676  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1677  *      Function:
1678  *              Atomically extract and hold the physical page
1679  *              with the given pmap and virtual address pair
1680  *              if that mapping permits the given protection.
1681  */
1682 static vm_page_t
1683 __CONCAT(PMTYPE, extract_and_hold)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1684 {
1685         pd_entry_t pde;
1686         pt_entry_t pte;
1687         vm_page_t m;
1688         vm_paddr_t pa;
1689
1690         pa = 0;
1691         m = NULL;
1692         PMAP_LOCK(pmap);
1693 retry:
1694         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1695         if (pde != 0) {
1696                 if (pde & PG_PS) {
1697                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1698                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1699                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1700                                         goto retry;
1701                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1702                         }
1703                 } else {
1704                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1705                         if (pte != 0 &&
1706                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1707                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1708                                     &pa))
1709                                         goto retry;
1710                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1711                         }
1712                 }
1713                 if (m != NULL)
1714                         vm_page_hold(m);
1715         }
1716         PA_UNLOCK_COND(pa);
1717         PMAP_UNLOCK(pmap);
1718         return (m);
1719 }
1720
1721 /***************************************************
1722  * Low level mapping routines.....
1723  ***************************************************/
1724
1725 /*
1726  * Add a wired page to the kva.
1727  * Note: not SMP coherent.
1728  *
1729  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1730  */
1731 static void
1732 __CONCAT(PMTYPE, kenter)(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1733 {
1734         pt_entry_t *pte;
1735
1736         pte = vtopte(va);
1737         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1738 }
1739
1740 static __inline void
1741 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1742 {
1743         pt_entry_t *pte;
1744
1745         pte = vtopte(va);
1746         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1747             mode, 0));
1748 }
1749
1750 /*
1751  * Remove a page from the kernel pagetables.
1752  * Note: not SMP coherent.
1753  *
1754  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1755  */
1756 static void
1757 __CONCAT(PMTYPE, kremove)(vm_offset_t va)
1758 {
1759         pt_entry_t *pte;
1760
1761         pte = vtopte(va);
1762         pte_clear(pte);
1763 }
1764
1765 /*
1766  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1767  *      virtual address space.
1768  *
1769  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1770  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1771  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1772  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1773  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1774  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1775  *      region.
1776  */
1777 static vm_offset_t
1778 __CONCAT(PMTYPE, map)(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1779     int prot)
1780 {
1781         vm_offset_t va, sva;
1782         vm_paddr_t superpage_offset;
1783         pd_entry_t newpde;
1784
1785         va = *virt;
1786         /*
1787          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1788          * least one superpage mapping to be created?
1789          */ 
1790         superpage_offset = start & PDRMASK;
1791         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1792                 /*
1793                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1794                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1795                  */
1796                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1797                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1798                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1799                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1800         }
1801         sva = va;
1802         while (start < end) {
1803                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1804                     pseflag != 0) {
1805                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1806                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1807                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1808                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1809                         va += NBPDR;
1810                         start += NBPDR;
1811                 } else {
1812                         pmap_kenter(va, start);
1813                         va += PAGE_SIZE;
1814                         start += PAGE_SIZE;
1815                 }
1816         }
1817         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1818         *virt = va;
1819         return (sva);
1820 }
1821
1822
1823 /*
1824  * Add a list of wired pages to the kva
1825  * this routine is only used for temporary
1826  * kernel mappings that do not need to have
1827  * page modification or references recorded.
1828  * Note that old mappings are simply written
1829  * over.  The page *must* be wired.
1830  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1831  */
1832 static void
1833 __CONCAT(PMTYPE, qenter)(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1834 {
1835         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1836         vm_page_t m;
1837
1838         oldpte = 0;
1839         pte = vtopte(sva);
1840         endpte = pte + count;
1841         while (pte < endpte) {
1842                 m = *ma++;
1843                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1844                     m->md.pat_mode, 0);
1845                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1846                         oldpte |= *pte;
1847 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1848                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1849 #else
1850                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1851 #endif
1852                 }
1853                 pte++;
1854         }
1855         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1856                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, sva + count *
1857                     PAGE_SIZE);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * This routine tears out page mappings from the
1862  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1863  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1864  */
1865 static void
1866 __CONCAT(PMTYPE, qremove)(vm_offset_t sva, int count)
1867 {
1868         vm_offset_t va;
1869
1870         va = sva;
1871         while (count-- > 0) {
1872                 pmap_kremove(va);
1873                 va += PAGE_SIZE;
1874         }
1875         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1876 }
1877
1878 /***************************************************
1879  * Page table page management routines.....
1880  ***************************************************/
1881 /*
1882  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1883  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1884  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1885  */
1886 static __inline void
1887 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1888     boolean_t set_PG_ZERO)
1889 {
1890
1891         if (set_PG_ZERO)
1892                 m->flags |= PG_ZERO;
1893         else
1894                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1895         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1896 }
1897
1898 /*
1899  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1900  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1901  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1902  * ordered by this virtual address range.
1903  */
1904 static __inline int
1905 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1906 {
1907
1908         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1909         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1910 }
1911
1912 /*
1913  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1914  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1915  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1916  * specified virtual address.
1917  */
1918 static __inline vm_page_t
1919 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1920 {
1921
1922         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1923         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1924 }
1925
1926 /*
1927  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1928  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1929  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1930  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1931  */
1932 static inline boolean_t
1933 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1934 {
1935
1936         --m->wire_count;
1937         if (m->wire_count == 0) {
1938                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1939                 return (TRUE);
1940         } else
1941                 return (FALSE);
1942 }
1943
1944 static void
1945 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1946 {
1947
1948         /*
1949          * unmap the page table page
1950          */
1951         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1952         --pmap->pm_stats.resident_count;
1953
1954         /*
1955          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1956          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1957          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1958          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1959          * shootdown is done.
1960          */
1961         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1962         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * After removing a page table entry, this routine is used to
1967  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1968  */
1969 static int
1970 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1971 {
1972         pd_entry_t ptepde;
1973         vm_page_t mpte;
1974
1975         if (pmap == kernel_pmap)
1976                 return (0);
1977         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1978         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1979         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1980 }
1981
1982 /*
1983  * Initialize the pmap for the swapper process.
1984  */
1985 static void
1986 __CONCAT(PMTYPE, pinit0)(pmap_t pmap)
1987 {
1988
1989         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1990         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1991 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1992         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
1993 #endif
1994         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1995         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1996         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1997         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1998         pmap_activate_boot(pmap);
1999 }
2000
2001 /*
2002  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2003  * such as one in a vmspace structure.
2004  */
2005 static int
2006 __CONCAT(PMTYPE, pinit)(pmap_t pmap)
2007 {
2008         vm_page_t m;
2009         int i;
2010
2011         /*
2012          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2013          * page directory table.
2014          */
2015         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2016                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2017                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2018                         return (0);
2019 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2020                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2021                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2022                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2023                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2024                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2025                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2026 #endif
2027                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2028         }
2029         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2030             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2031
2032         /*
2033          * allocate the page directory page(s)
2034          */
2035         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2036                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2037                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_WAITOK);
2038                 pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2039 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2040                 pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2041 #endif
2042         }
2043
2044         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2045 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2046         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
2047                 pmap_invalidate_cache_range(
2048                     trunc_page((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt),
2049                     round_page((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt +
2050                     NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)));
2051         }
2052 #endif
2053
2054         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2055                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2056                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2057
2058         /* Install the trampoline mapping. */
2059         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2060
2061         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2062         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2063         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2064
2065         return (1);
2066 }
2067
2068 /*
2069  * this routine is called if the page table page is not
2070  * mapped correctly.
2071  */
2072 static vm_page_t
2073 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2074 {
2075         vm_paddr_t ptepa;
2076         vm_page_t m;
2077
2078         /*
2079          * Allocate a page table page.
2080          */
2081         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2082             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2083                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2084                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2085                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2086                         vm_wait(NULL);
2087                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2088                         PMAP_LOCK(pmap);
2089                 }
2090
2091                 /*
2092                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2093                  * page may have been allocated.
2094                  */
2095                 return (NULL);
2096         }
2097         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2098                 pmap_zero_page(m);
2099
2100         /*
2101          * Map the pagetable page into the process address space, if
2102          * it isn't already there.
2103          */
2104
2105         pmap->pm_stats.resident_count++;
2106
2107         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2108         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2109                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2110
2111         return (m);
2112 }
2113
2114 static vm_page_t
2115 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2116 {
2117         u_int ptepindex;
2118         pd_entry_t ptepa;
2119         vm_page_t m;
2120
2121         /*
2122          * Calculate pagetable page index
2123          */
2124         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2125 retry:
2126         /*
2127          * Get the page directory entry
2128          */
2129         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2130
2131         /*
2132          * This supports switching from a 4MB page to a
2133          * normal 4K page.
2134          */
2135         if (ptepa & PG_PS) {
2136                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2137                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2138         }
2139
2140         /*
2141          * If the page table page is mapped, we just increment the
2142          * hold count, and activate it.
2143          */
2144         if (ptepa) {
2145                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2146                 m->wire_count++;
2147         } else {
2148                 /*
2149                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2150                  * been deallocated. 
2151                  */
2152                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2153                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2154                         goto retry;
2155         }
2156         return (m);
2157 }
2158
2159
2160 /***************************************************
2161 * Pmap allocation/deallocation routines.
2162  ***************************************************/
2163
2164 /*
2165  * Release any resources held by the given physical map.
2166  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2167  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2168  */
2169 static void
2170 __CONCAT(PMTYPE, release)(pmap_t pmap)
2171 {
2172         vm_page_t m;
2173         int i;
2174
2175         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2176             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2177             pmap->pm_stats.resident_count));
2178         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2179             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2180         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2181             ("releasing active pmap %p", pmap));
2182
2183         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2184
2185         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2186                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2187 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2188                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2189                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2190 #endif
2191                 vm_page_unwire_noq(m);
2192                 vm_page_free(m);
2193         }
2194 }
2195
2196 /*
2197  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2198  */
2199 static void
2200 __CONCAT(PMTYPE, growkernel)(vm_offset_t addr)
2201 {
2202         vm_paddr_t ptppaddr;
2203         vm_page_t nkpg;
2204         pd_entry_t newpdir;
2205
2206         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2207         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2208         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2209                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2210         while (kernel_vm_end < addr) {
2211                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2212                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2213                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2214                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2215                                 break;
2216                         }
2217                         continue;
2218                 }
2219
2220                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2221                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2222                     VM_ALLOC_ZERO);
2223                 if (nkpg == NULL)
2224                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2225
2226                 nkpt++;
2227
2228                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2229                         pmap_zero_page(nkpg);
2230                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2231                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2232                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2233
2234                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2235                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2236                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2237                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2238                         break;
2239                 }
2240         }
2241 }
2242
2243
2244 /***************************************************
2245  * page management routines.
2246  ***************************************************/
2247
2248 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2249 CTASSERT(_NPCM == 11);
2250 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2251
2252 static __inline struct pv_chunk *
2253 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2254 {
2255
2256         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2257 }
2258
2259 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2260
2261 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2262 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2263
2264 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2265         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2266         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2267         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2268         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2269 };
2270
2271 #ifdef PV_STATS
2272 extern int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2273 extern long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2274 extern int pv_entry_spare;
2275 #endif
2276
2277 /*
2278  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2279  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2280  * another pv entry chunk.
2281  */
2282 static vm_page_t
2283 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2284 {
2285         struct pch newtail;
2286         struct pv_chunk *pc;
2287         struct md_page *pvh;
2288         pd_entry_t *pde;
2289         pmap_t pmap;
2290         pt_entry_t *pte, tpte;
2291         pv_entry_t pv;
2292         vm_offset_t va;
2293         vm_page_t m, m_pc;
2294         struct spglist free;
2295         uint32_t inuse;
2296         int bit, field, freed;
2297
2298         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2299         pmap = NULL;
2300         m_pc = NULL;
2301         SLIST_INIT(&free);
2302         TAILQ_INIT(&newtail);
2303         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2304             SLIST_EMPTY(&free))) {
2305                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2306                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2307                         if (pmap != NULL) {
2308                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2309                                 if (pmap != locked_pmap)
2310                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2311                         }
2312                         pmap = pc->pc_pmap;
2313                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2314                         if (pmap > locked_pmap)
2315                                 PMAP_LOCK(pmap);
2316                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2317                                 pmap = NULL;
2318                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2319                                 continue;
2320                         }
2321                 }
2322
2323                 /*
2324                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2325                  */
2326                 freed = 0;
2327                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2328                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2329                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2330                                 bit = bsfl(inuse);
2331                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2332                                 va = pv->pv_va;
2333                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2334                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2335                                         continue;
2336                                 pte = __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap, va);
2337                                 tpte = *pte;
2338                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2339                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2340                                 pmap_pte_release(pte);
2341                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2342                                         continue;
2343                                 KASSERT(tpte != 0,
2344                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2345                                     pmap, va));
2346                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2347                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
2348                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2349                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2350                                         vm_page_dirty(m);
2351                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2352                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2353                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2354                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2355                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2356                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2357                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2358                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2359                                                     PGA_WRITEABLE);
2360                                         }
2361                                 }
2362                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2363                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2364                                 freed++;
2365                         }
2366                 }
2367                 if (freed == 0) {
2368                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2369                         continue;
2370                 }
2371                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2372                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2373                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2374                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2375                 pv_entry_count -= freed;
2376                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2377                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2378                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2379                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2380                                     pc_list);
2381                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2382
2383                                 /*
2384                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2385                                  * sufficient.
2386                                  */
2387                                 if (pmap == locked_pmap)
2388                                         goto out;
2389                                 break;
2390                         }
2391                 if (field == _NPCM) {
2392                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2393                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2394                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2395                         /* Entire chunk is free; return it. */
2396                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2397                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2398                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2399                         break;
2400                 }
2401         }
2402 out:
2403         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2404         if (pmap != NULL) {
2405                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2406                 if (pmap != locked_pmap)
2407                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2408         }
2409         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2410                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2411                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2412                 /* Recycle a freed page table page. */
2413                 m_pc->wire_count = 1;
2414         }
2415         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2416         return (m_pc);
2417 }
2418
2419 /*
2420  * free the pv_entry back to the free list
2421  */
2422 static void
2423 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2424 {
2425         struct pv_chunk *pc;
2426         int idx, field, bit;
2427
2428         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2429         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2430         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2431         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2432         pv_entry_count--;
2433         pc = pv_to_chunk(pv);
2434         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2435         field = idx / 32;
2436         bit = idx % 32;
2437         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2438         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2439                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2440                         /*
2441                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2442                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2443                          */
2444                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2445                             pc)) {
2446                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2447                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2448                                     pc_list);
2449                         }
2450                         return;
2451                 }
2452         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2453         free_pv_chunk(pc);
2454 }
2455
2456 static void
2457 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2458 {
2459         vm_page_t m;
2460
2461         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2462         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2463         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2464         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2465         /* entire chunk is free, return it */
2466         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2467         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2468         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2469         vm_page_free(m);
2470         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2471 }
2472
2473 /*
2474  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2475  * when needed.
2476  */
2477 static pv_entry_t
2478 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2479 {
2480         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2481         static struct timeval lastprint;
2482         int bit, field;
2483         pv_entry_t pv;
2484         struct pv_chunk *pc;
2485         vm_page_t m;
2486
2487         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2488         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2489         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2490         pv_entry_count++;
2491         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2492                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2493                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2494                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2495                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
2496 retry:
2497         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2498         if (pc != NULL) {
2499                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2500                         if (pc->pc_map[field]) {
2501                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2502                                 break;
2503                         }
2504                 }
2505                 if (field < _NPCM) {
2506                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2507                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2508                         /* If this was the last item, move it to tail */
2509                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2510                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2511                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2512                                         return (pv);    /* not full, return */
2513                                 }
2514                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2515                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2516                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2517                         return (pv);
2518                 }
2519         }
2520         /*
2521          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2522          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2523          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2524          */
2525         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2526             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2527                 if (try) {
2528                         pv_entry_count--;
2529                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2530                         return (NULL);
2531                 }
2532                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2533                 if (m == NULL)
2534                         goto retry;
2535         }
2536         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2537         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2538         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2539         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2540         pc->pc_pmap = pmap;
2541         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2542         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2543                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2544         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2545         pv = &pc->pc_pventry[0];
2546         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2547         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2548         return (pv);
2549 }
2550
2551 static __inline pv_entry_t
2552 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2553 {
2554         pv_entry_t pv;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2558                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2559                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2560                         break;
2561                 }
2562         }
2563         return (pv);
2564 }
2565
2566 static void
2567 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2568 {
2569         struct md_page *pvh;
2570         pv_entry_t pv;
2571         vm_offset_t va_last;
2572         vm_page_t m;
2573
2574         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2575         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2576             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2577
2578         /*
2579          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2580          * page's pv list.
2581          */
2582         pvh = pa_to_pvh(pa);
2583         va = trunc_4mpage(va);
2584         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2585         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2586         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2587         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2588         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2589         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2590         do {
2591                 m++;
2592                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2593                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2594                 va += PAGE_SIZE;
2595                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2596         } while (va < va_last);
2597 }
2598
2599 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2600 static void
2601 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2602 {
2603         struct md_page *pvh;
2604         pv_entry_t pv;
2605         vm_offset_t va_last;
2606         vm_page_t m;
2607
2608         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2609         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2610             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2611
2612         /*
2613          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2614          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2615          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2616          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2617          * removes one of the mappings that is being promoted.
2618          */
2619         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2620         va = trunc_4mpage(va);
2621         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2622         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2623         pvh = pa_to_pvh(pa);
2624         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2625         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2626         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2627         do {
2628                 m++;
2629                 va += PAGE_SIZE;
2630                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2631         } while (va < va_last);
2632 }
2633 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2634
2635 static void
2636 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2637 {
2638         pv_entry_t pv;
2639
2640         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2641         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2642         free_pv_entry(pmap, pv);
2643 }
2644
2645 static void
2646 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2647 {
2648         struct md_page *pvh;
2649
2650         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2651         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2652         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2653                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2654                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2655                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2656         }
2657 }
2658
2659 /*
2660  * Create a pv entry for page at pa for
2661  * (pmap, va).
2662  */
2663 static void
2664 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2665 {
2666         pv_entry_t pv;
2667
2668         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2669         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2670         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2671         pv->pv_va = va;
2672         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2673 }
2674
2675 /*
2676  * Conditionally create a pv entry.
2677  */
2678 static boolean_t
2679 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2680 {
2681         pv_entry_t pv;
2682
2683         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2684         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2685         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2686             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2687                 pv->pv_va = va;
2688                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2689                 return (TRUE);
2690         } else
2691                 return (FALSE);
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2696  */
2697 static bool
2698 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2699 {
2700         struct md_page *pvh;
2701         pv_entry_t pv;
2702         bool noreclaim;
2703
2704         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2705         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2706         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2707             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2708                 return (false);
2709         pv->pv_va = va;
2710         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2711         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2712         return (true);
2713 }
2714
2715 /*
2716  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2717  */
2718 static void
2719 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2720 {
2721         pt_entry_t *pte;
2722
2723         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2724                 *pte = newpte;  
2725                 newpte += PAGE_SIZE;
2726         }
2727 }
2728
2729 /*
2730  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2731  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2732  */
2733 static boolean_t
2734 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2735 {
2736         pd_entry_t newpde, oldpde;
2737         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2738         vm_paddr_t mptepa;
2739         vm_page_t mpte;
2740         struct spglist free;
2741         vm_offset_t sva;
2742
2743         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2744         oldpde = *pde;
2745         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2746             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2747         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2748             NULL) {
2749                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2750                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2751                     " is missing"));
2752
2753                 /*
2754                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2755                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2756                  * allocation of the new page table page fails.
2757                  */
2758                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2759                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2760                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2761                         SLIST_INIT(&free);
2762                         sva = trunc_4mpage(va);
2763                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2764                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2765                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2766                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2767                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2768                             " in pmap %p", va, pmap);
2769                         return (FALSE);
2770                 }
2771                 if (pmap != kernel_pmap) {
2772                         mpte->wire_count = NPTEPG;
2773                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2774                 }
2775         }
2776         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2777
2778         /*
2779          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2780          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2781          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2782          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2783          */
2784         if (pmap == kernel_pmap)
2785                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2786         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2787                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2788                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2789 #ifdef SMP
2790                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2791 #endif
2792                         invlcaddr(PADDR1);
2793                         PMAP1changed++;
2794                 } else
2795 #ifdef SMP
2796                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2797                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2798                         invlcaddr(PADDR1);
2799                         PMAP1changedcpu++;
2800                 } else
2801 #endif
2802                         PMAP1unchanged++;
2803                 firstpte = PADDR1;
2804         } else {
2805                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2806                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2807                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2808                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
2809                             (vm_offset_t)PADDR2);
2810                 }
2811                 firstpte = PADDR2;
2812         }
2813         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2814         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2815             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2816         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2817             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2818         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2819         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2820                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2821
2822         /*
2823          * If the page table page is not leftover from an earlier promotion,
2824          * initialize it.
2825          */
2826         if ((oldpde & PG_PROMOTED) == 0)
2827                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2828
2829         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2830             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2831             " addresses"));
2832
2833         /*
2834          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2835          * entries.
2836          */ 
2837         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2838                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2839         
2840         /*
2841          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2842          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2843          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2844          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2845          * the read above and the store below. 
2846          */
2847         if (workaround_erratum383)
2848                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2849         else if (pmap == kernel_pmap)
2850                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2851         else
2852                 pde_store(pde, newpde); 
2853         if (firstpte == PADDR2)
2854                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2855
2856         /*
2857          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2858          */
2859         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2860
2861         /*
2862          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2863          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2864          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2865          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2866          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2867          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2868          * the 2mpage to referencing the page table page.
2869          */
2870         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2871                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2872
2873         pmap_pde_demotions++;
2874         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2875             " in pmap %p", va, pmap);
2876         return (TRUE);
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2881  */
2882 static void
2883 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2884 {
2885         pd_entry_t newpde;
2886         vm_paddr_t mptepa;
2887         vm_page_t mpte;
2888
2889         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2890         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2891         if (mpte == NULL)
2892                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2893
2894         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2895         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2896
2897         /*
2898          * Initialize the page table page.
2899          */
2900         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2901
2902         /*
2903          * Remove the mapping.
2904          */
2905         if (workaround_erratum383)
2906                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2907         else 
2908                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2909
2910         /*
2911          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2912          */
2913         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2914 }
2915
2916 /*
2917  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2918  */
2919 static void
2920 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2921     struct spglist *free)
2922 {
2923         struct md_page *pvh;
2924         pd_entry_t oldpde;
2925         vm_offset_t eva, va;
2926         vm_page_t m, mpte;
2927
2928         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2929         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2930             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2931         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2932         if (oldpde & PG_W)
2933                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2934
2935         /*
2936          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2937          * PG_G.
2938          */
2939         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2940                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2941
2942         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2943         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2944                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2945                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2946                 eva = sva + NBPDR;
2947                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2948                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2949                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2950                                 vm_page_dirty(m);
2951                         if (oldpde & PG_A)
2952                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2953                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2954                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2955                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2956                 }
2957         }
2958         if (pmap == kernel_pmap) {
2959                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2960         } else {
2961                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2962                 if (mpte != NULL) {
2963                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2964                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2965                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2966                         mpte->wire_count = 0;
2967                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2968                 }
2969         }
2970 }
2971
2972 /*
2973  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2974  */
2975 static int
2976 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2977     struct spglist *free)
2978 {
2979         pt_entry_t oldpte;
2980         vm_page_t m;
2981
2982         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2983         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2984         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2985         KASSERT(oldpte != 0,
2986             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2987         if (oldpte & PG_W)
2988                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2989         /*
2990          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2991          * PG_G.
2992          */
2993         if (oldpte & PG_G)
2994                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, va);
2995         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2996         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2997                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2998                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2999                         vm_page_dirty(m);
3000                 if (oldpte & PG_A)
3001                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3002                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3003         }
3004         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3005 }
3006
3007 /*
3008  * Remove a single page from a process address space
3009  */
3010 static void
3011 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3012 {
3013         pt_entry_t *pte;
3014
3015         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3016         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3017         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3018         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3019                 return;
3020         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3021         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3022 }
3023
3024 /*
3025  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3026  */
3027 static bool
3028 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3029     struct spglist *free)
3030 {
3031         pt_entry_t *pte;
3032         bool anyvalid;
3033
3034         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3035         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3036         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3037         anyvalid = false;
3038         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3039             sva += PAGE_SIZE) {
3040                 if (*pte == 0)
3041                         continue;
3042
3043                 /*
3044                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3045                  * pmap_remove_pte().
3046                  */
3047                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3048                         anyvalid = true;
3049
3050                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3051                         break;
3052         }
3053         return (anyvalid);
3054 }
3055
3056 /*
3057  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3058  *
3059  *      It is assumed that the start and end are properly
3060  *      rounded to the page size.
3061  */
3062 static void
3063 __CONCAT(PMTYPE, remove)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3064 {
3065         vm_offset_t pdnxt;
3066         pd_entry_t ptpaddr;
3067         struct spglist free;
3068         int anyvalid;
3069
3070         /*
3071          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3072          */
3073         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3074                 return;
3075
3076         anyvalid = 0;
3077         SLIST_INIT(&free);
3078
3079         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3080         sched_pin();
3081         PMAP_LOCK(pmap);
3082
3083         /*
3084          * special handling of removing one page.  a very
3085          * common operation and easy to short circuit some
3086          * code.
3087          */
3088         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3089             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3090                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3091                 goto out;
3092         }
3093
3094         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3095                 u_int pdirindex;
3096
3097                 /*
3098                  * Calculate index for next page table.
3099                  */
3100                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3101                 if (pdnxt < sva)
3102                         pdnxt = eva;
3103                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3104                         break;
3105
3106                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3107                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3108
3109                 /*
3110                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3111                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3112                  */
3113                 if (ptpaddr == 0)
3114                         continue;
3115
3116                 /*
3117                  * Check for large page.
3118                  */
3119                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3120                         /*
3121                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3122                          * demote the mapping and fall through.
3123                          */
3124                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3125                                 /*
3126                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3127                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3128                                  */
3129                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3130                                         anyvalid = 1;
3131                                 pmap_remove_pde(pmap,
3132                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3133                                 continue;
3134                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3135                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3136                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3137                                 continue;
3138                         }
3139                 }
3140
3141                 /*
3142                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3143                  * by the current page table page, or to the end of the
3144                  * range being removed.
3145                  */
3146                 if (pdnxt > eva)
3147                         pdnxt = eva;
3148
3149                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3150                         anyvalid = 1;
3151         }
3152 out:
3153         sched_unpin();
3154         if (anyvalid)
3155                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3156         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3157         PMAP_UNLOCK(pmap);
3158         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3159 }
3160
3161 /*
3162  *      Routine:        pmap_remove_all
3163  *      Function:
3164  *              Removes this physical page from
3165  *              all physical maps in which it resides.
3166  *              Reflects back modify bits to the pager.
3167  *
3168  *      Notes:
3169  *              Original versions of this routine were very
3170  *              inefficient because they iteratively called
3171  *              pmap_remove (slow...)
3172  */
3173
3174 static void
3175 __CONCAT(PMTYPE, remove_all)(vm_page_t m)
3176 {
3177         struct md_page *pvh;
3178         pv_entry_t pv;
3179         pmap_t pmap;
3180         pt_entry_t *pte, tpte;
3181         pd_entry_t *pde;
3182         vm_offset_t va;
3183         struct spglist free;
3184
3185         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3186             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3187         SLIST_INIT(&free);
3188         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3189         sched_pin();
3190         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3191                 goto small_mappings;
3192         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3193         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3194                 va = pv->pv_va;
3195                 pmap = PV_PMAP(pv);
3196                 PMAP_LOCK(pmap);
3197                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3198                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3199                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3200         }
3201 small_mappings:
3202         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3203                 pmap = PV_PMAP(pv);
3204                 PMAP_LOCK(pmap);
3205                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3206                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3207                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3208                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3209                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3210                 tpte = pte_load_clear(pte);
3211                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3212                     pmap, pv->pv_va));
3213                 if (tpte & PG_W)
3214                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3215                 if (tpte & PG_A)
3216                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3217
3218                 /*
3219                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3220                  */
3221                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3222                         vm_page_dirty(m);
3223                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3224                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
3225                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3226                 free_pv_entry(pmap, pv);
3227                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3228         }
3229         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3230         sched_unpin();
3231         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3232         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3233 }
3234
3235 /*
3236  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3237  */
3238 static boolean_t
3239 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3240 {
3241         pd_entry_t newpde, oldpde;
3242         vm_offset_t eva, va;
3243         vm_page_t m;
3244         boolean_t anychanged;
3245
3246         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3247         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3248             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3249         anychanged = FALSE;
3250 retry:
3251         oldpde = newpde = *pde;
3252         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3253             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3254                 eva = sva + NBPDR;
3255                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3256                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3257                         vm_page_dirty(m);
3258         }
3259         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3260                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3261 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3262         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3263                 newpde |= pg_nx;
3264 #endif
3265         if (newpde != oldpde) {
3266                 /*
3267                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3268                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3269                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3270                  */
3271                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3272                         goto retry;
3273                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3274                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3275                 else
3276                         anychanged = TRUE;
3277         }
3278         return (anychanged);
3279 }
3280
3281 /*
3282  *      Set the physical protection on the
3283  *      specified range of this map as requested.
3284  */
3285 static void
3286 __CONCAT(PMTYPE, protect)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3287     vm_prot_t prot)
3288 {
3289         vm_offset_t pdnxt;
3290         pd_entry_t ptpaddr;
3291         pt_entry_t *pte;
3292         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3293
3294         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3295         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3296                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3297                 return;
3298         }
3299
3300 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3301         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
3302             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
3303                 return;
3304 #else
3305         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3306                 return;
3307 #endif
3308
3309         if (pmap_is_current(pmap))
3310                 pv_lists_locked = FALSE;
3311         else {
3312                 pv_lists_locked = TRUE;
3313 resume:
3314                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3315                 sched_pin();
3316         }
3317         anychanged = FALSE;
3318
3319         PMAP_LOCK(pmap);
3320         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3321                 pt_entry_t obits, pbits;
3322                 u_int pdirindex;
3323
3324                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3325                 if (pdnxt < sva)
3326                         pdnxt = eva;
3327
3328                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3329                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3330
3331                 /*
3332                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3333                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3334                  */
3335                 if (ptpaddr == 0)
3336                         continue;
3337
3338                 /*
3339                  * Check for large page.
3340                  */
3341                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3342                         /*
3343                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3344                          * demote the mapping and fall through.
3345                          */
3346                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3347                                 /*
3348                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3349                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3350                                  */
3351                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3352                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3353                                         anychanged = TRUE;
3354                                 continue;
3355                         } else {
3356                                 if (!pv_lists_locked) {
3357                                         pv_lists_locked = TRUE;
3358                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3359                                                 if (anychanged)
3360                                                         pmap_invalidate_all_int(
3361                                                             pmap);
3362                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3363                                                 goto resume;
3364                                         }
3365                                         sched_pin();
3366                                 }
3367                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3368                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3369                                         /*
3370                                          * The large page mapping was
3371                                          * destroyed.
3372                                          */
3373                                         continue;
3374                                 }
3375                         }
3376                 }
3377
3378                 if (pdnxt > eva)
3379                         pdnxt = eva;
3380
3381                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3382                     sva += PAGE_SIZE) {
3383                         vm_page_t m;
3384
3385 retry:
3386                         /*
3387                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3388                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3389                          * significant 32 bits.
3390                          */
3391                         obits = pbits = *pte;
3392                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3393                                 continue;
3394
3395                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3396                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3397                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3398                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3399                                         vm_page_dirty(m);
3400                                 }
3401                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3402                         }
3403 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3404                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3405                                 pbits |= pg_nx;
3406 #endif
3407
3408                         if (pbits != obits) {
3409 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3410                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3411                                         goto retry;
3412 #else
3413                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3414                                     pbits))
3415                                         goto retry;
3416 #endif
3417                                 if (obits & PG_G)
3418                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, sva);
3419                                 else
3420                                         anychanged = TRUE;
3421                         }
3422                 }
3423         }
3424         if (anychanged)
3425                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3426         if (pv_lists_locked) {
3427                 sched_unpin();
3428                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3429         }
3430         PMAP_UNLOCK(pmap);
3431 }
3432
3433 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3434 /*
3435  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3436  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3437  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3438  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3439  * mappings must have identical characteristics.
3440  *
3441  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3442  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3443  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3444  * pmap.
3445  */
3446 static void
3447 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3448 {
3449         pd_entry_t newpde;
3450         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3451         vm_offset_t oldpteva;
3452         vm_page_t mpte;
3453
3454         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3455
3456         /*
3457          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3458          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3459          * within a 2- or 4MB page.
3460          */
3461         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3462 setpde:
3463         newpde = *firstpte;
3464         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3465                 pmap_pde_p_failures++;
3466                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3467                     " in pmap %p", va, pmap);
3468                 return;
3469         }
3470         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3471                 pmap_pde_p_failures++;
3472                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3473                     " in pmap %p", va, pmap);
3474                 return;
3475         }
3476         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3477                 /*
3478                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3479                  * a TLB invalidation.
3480                  */
3481                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3482                     ~PG_RW))  
3483                         goto setpde;
3484                 newpde &= ~PG_RW;
3485         }
3486
3487         /* 
3488          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3489          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3490          * characteristics to the first PTE.
3491          */
3492         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3493         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3494 setpte:
3495                 oldpte = *pte;
3496                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3497                         pmap_pde_p_failures++;
3498                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3499                             " in pmap %p", va, pmap);
3500                         return;
3501                 }
3502                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3503                         /*
3504                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3505                          * without a TLB invalidation.
3506                          */
3507                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3508                             oldpte & ~PG_RW))
3509                                 goto setpte;
3510                         oldpte &= ~PG_RW;
3511                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3512                             (va & ~PDRMASK);
3513                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3514                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3515                 }
3516                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3517                         pmap_pde_p_failures++;
3518                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3519                             " in pmap %p", va, pmap);
3520                         return;
3521                 }
3522                 pa -= PAGE_SIZE;
3523         }
3524
3525         /*
3526          * Save the page table page in its current state until the PDE
3527          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3528          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3529          */
3530         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3531         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3532             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3533             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3534         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3535             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3536         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3537                 pmap_pde_p_failures++;
3538                 CTR2(KTR_PMAP,
3539                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3540                     pmap);
3541                 return;
3542         }
3543
3544         /*
3545          * Promote the pv entries.
3546          */
3547         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3548                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3549
3550         /*
3551          * Propagate the PAT index to its proper position.
3552          */
3553         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3554                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3555
3556         /*
3557          * Map the superpage.
3558          */
3559         if (workaround_erratum383)
3560                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3561         else if (pmap == kernel_pmap)
3562                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3563         else
3564                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3565
3566         pmap_pde_promotions++;
3567         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3568             " in pmap %p", va, pmap);
3569 }
3570 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3571
3572 /*
3573  *      Insert the given physical page (p) at
3574  *      the specified virtual address (v) in the
3575  *      target physical map with the protection requested.
3576  *
3577  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3578  *      that the related pte can not be reclaimed.
3579  *
3580  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3581  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3582  *      insert this page into the given map NOW.
3583  */
3584 static int
3585 __CONCAT(PMTYPE, enter)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3586     vm_prot_t prot, u_int flags, int8_t psind)
3587 {
3588         pd_entry_t *pde;
3589         pt_entry_t *pte;
3590         pt_entry_t newpte, origpte;
3591         pv_entry_t pv;
3592         vm_paddr_t opa, pa;
3593         vm_page_t mpte, om;
3594         int rv;
3595
3596         va = trunc_page(va);
3597         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3598             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3599             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3600         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3601             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3602             va));
3603         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3604             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3605             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3606         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3607                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3608         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3609             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3610         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3611         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3612         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3613                 newpte |= PG_M;
3614         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3615                 newpte |= PG_RW;
3616         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3617             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3618 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3619         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3620                 newpte |= pg_nx;
3621 #endif
3622         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3623                 newpte |= PG_W;
3624         if (pmap != kernel_pmap)
3625                 newpte |= PG_U;
3626         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3627         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3628                 newpte |= PG_MANAGED;
3629
3630         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3631         PMAP_LOCK(pmap);
3632         sched_pin();
3633         if (psind == 1) {
3634                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3635                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3636                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3637                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3638                 goto out;
3639         }
3640
3641         pde = pmap_pde(pmap, va);
3642         if (pmap != kernel_pmap) {
3643                 /*
3644                  * va is for UVA.
3645                  * In the case that a page table page is not resident,
3646                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3647                  * demotion.
3648                  */
3649                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3650                 if (mpte == NULL) {
3651                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3652                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3653                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3654                         goto out;
3655                 }
3656         } else {
3657                 /*
3658                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3659                  * to install a page table page.  PG_V is also
3660                  * asserted by pmap_demote_pde().
3661                  */
3662                 mpte = NULL;
3663                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3664                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3665                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3666                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3667                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3668         }
3669         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3670
3671         /*
3672          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3673          * happen.  We should have either allocated the page table
3674          * page or demoted the existing mapping above.
3675          */
3676         if (pte == NULL) {
3677                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3678                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3679         }
3680
3681         origpte = *pte;
3682         pv = NULL;
3683
3684         /*
3685          * Is the specified virtual address already mapped?
3686          */
3687         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3688                 /*
3689                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3690                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3691                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3692                  * the PT page will be also.
3693                  */
3694                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3695                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3696                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3697                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3698
3699                 /*
3700                  * Remove the extra PT page reference.
3701                  */
3702                 if (mpte != NULL) {
3703                         mpte->wire_count--;
3704                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3705                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3706                              " va: 0x%x", va));
3707                 }
3708
3709                 /*
3710                  * Has the physical page changed?
3711                  */
3712                 opa = origpte & PG_FRAME;
3713                 if (opa == pa) {
3714                         /*
3715                          * No, might be a protection or wiring change.
3716                          */
3717                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3718                             (newpte & PG_RW) != 0)
3719                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3720                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3721                                 goto unchanged;
3722                         goto validate;
3723                 }
3724
3725                 /*
3726                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3727                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3728                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3729                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3730                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3731                  * avoiding an allocation.
3732                  *
3733                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3734                  */
3735                 origpte = pte_load_clear(pte);
3736                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3737                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3738                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3739                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3740
3741                         /*
3742                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3743                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3744                          * pmap_ts_referenced().
3745                          */
3746                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3747                                 vm_page_dirty(om);
3748                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3749                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3750                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3751                         KASSERT(pv != NULL,
3752                             ("pmap_enter: no PV entry for %#x", va));
3753                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3754                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3755                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3756                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3757                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3758                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3759                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3760                 }
3761                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3762                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3763                 origpte = 0;
3764         } else {
3765                 /*
3766                  * Increment the counters.
3767                  */
3768                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3769                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3770                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3771         }
3772
3773         /*
3774          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3775          */
3776         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3777                 if (pv == NULL) {
3778                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3779                         pv->pv_va = va;
3780                 }
3781                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3782                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3783                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3784         }
3785
3786         /*
3787          * Update the PTE.
3788          */
3789         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3790 validate:
3791                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3792                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3793                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3794                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3795                     (PG_M | PG_RW)) {
3796                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3797                                 vm_page_dirty(m);
3798
3799                         /*
3800                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3801                          * invalidation may nonetheless be required because
3802                          * the PTE no longer has PG_M set.
3803                          */
3804                 }
3805 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3806                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3807                         /*
3808                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3809                          */
3810                         goto unchanged;
3811                 }
3812 #endif
3813                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3814                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3815         } else
3816                 pte_store_zero(pte, newpte);
3817
3818 unchanged:
3819
3820 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3821         /*
3822          * If both the page table page and the reservation are fully
3823          * populated, then attempt promotion.
3824          */
3825         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3826             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3827             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3828                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3829 #endif
3830
3831         rv = KERN_SUCCESS;
3832 out:
3833         sched_unpin();
3834         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3835         PMAP_UNLOCK(pmap);
3836         return (rv);
3837 }
3838
3839 /*
3840  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3841  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3842  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3843  * reclaiming another PV entry.
3844  */
3845 static bool
3846 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3847 {
3848         pd_entry_t newpde;
3849
3850         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3851         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3852             PG_PS | PG_V;
3853         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3854                 newpde |= PG_MANAGED;
3855 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3856         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3857                 newpde |= pg_nx;
3858 #endif
3859         if (pmap != kernel_pmap)
3860                 newpde |= PG_U;
3861         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3862             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3863             KERN_SUCCESS);
3864 }
3865
3866 /*
3867  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3868  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3869  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3870  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3871  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3872  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3873  *
3874  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3875  */
3876 static int
3877 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3878     vm_page_t m)
3879 {
3880         struct spglist free;
3881         pd_entry_t oldpde, *pde;
3882         vm_page_t mt;
3883
3884         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3885         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3886             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3887         KASSERT(pmap == kernel_pmap || (newpde & PG_W) == 0,
3888             ("pmap_enter_pde: cannot create wired user mapping"));
3889         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3890         pde = pmap_pde(pmap, va);
3891         oldpde = *pde;
3892         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3893                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3894                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3895                             " in pmap %p", va, pmap);
3896                         return (KERN_FAILURE);
3897                 }
3898                 /* Break the existing mapping(s). */
3899                 SLIST_INIT(&free);
3900                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3901                         /*
3902                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3903                          * reserved PT page could be freed.
3904                          */
3905                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3906                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3907                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3908                 } else {
3909                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3910                                pmap_invalidate_all_int(pmap);
3911                 }
3912                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3913                 if (pmap == kernel_pmap) {
3914                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3915                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3916                                 /*
3917                                  * XXX Currently, this can't happen because
3918                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3919                                  * on the kernel pmap.
3920                                  */
3921                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3922                         }
3923                 } else
3924                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3925                             pde));
3926         }
3927         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3928                 /*
3929                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3930                  */
3931                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3932                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3933                             " in pmap %p", va, pmap);
3934                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3935                 }
3936                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3937                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3938                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3939                 }
3940         }
3941
3942         /*
3943          * Increment counters.
3944          */
3945         if ((newpde & PG_W) != 0)
3946                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3947         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3948
3949         /*
3950          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3951          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3952          */
3953         pde_store(pde, newpde);
3954
3955         pmap_pde_mappings++;
3956         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3957             " in pmap %p", va, pmap);
3958         return (KERN_SUCCESS);
3959 }
3960
3961 /*
3962  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3963  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3964  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3965  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3966  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3967  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3968  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3969  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3970  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3971  * corresponding offset from m_start are mapped.
3972  */
3973 static void
3974 __CONCAT(PMTYPE, enter_object)(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3975     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3976 {
3977         vm_offset_t va;
3978         vm_page_t m, mpte;
3979         vm_pindex_t diff, psize;
3980
3981         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3982
3983         psize = atop(end - start);
3984         mpte = NULL;
3985         m = m_start;
3986         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3987         PMAP_LOCK(pmap);
3988         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3989                 va = start + ptoa(diff);
3990                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3991                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3992                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
3993                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3994                 else
3995                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3996                             mpte);
3997                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3998         }
3999         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4000         PMAP_UNLOCK(pmap);
4001 }
4002
4003 /*
4004  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4005  * 1. Current pmap & pmap exists.
4006  * 2. Not wired.
4007  * 3. Read access.
4008  * 4. No page table pages.
4009  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4010  */
4011
4012 static void
4013 __CONCAT(PMTYPE, enter_quick)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4014     vm_prot_t prot)
4015 {
4016
4017         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4018         PMAP_LOCK(pmap);
4019         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4020         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4021         PMAP_UNLOCK(pmap);
4022 }
4023
4024 static vm_page_t
4025 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4026     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4027 {
4028         pt_entry_t newpte, *pte;
4029         struct spglist free;
4030
4031         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4032             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4033             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4034         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4035         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4036
4037         /*
4038          * In the case that a page table page is not
4039          * resident, we are creating it here.
4040          */
4041         if (pmap != kernel_pmap) {
4042                 u_int ptepindex;
4043                 pd_entry_t ptepa;
4044
4045                 /*
4046                  * Calculate pagetable page index
4047                  */
4048                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4049                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4050                         mpte->wire_count++;
4051                 } else {
4052                         /*
4053                          * Get the page directory entry
4054                          */
4055                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4056
4057                         /*
4058                          * If the page table page is mapped, we just increment
4059                          * the hold count, and activate it.
4060                          */
4061                         if (ptepa) {
4062                                 if (ptepa & PG_PS)
4063                                         return (NULL);
4064                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4065                                 mpte->wire_count++;
4066                         } else {
4067                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4068                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4069                                 if (mpte == NULL)
4070                                         return (mpte);
4071                         }
4072                 }
4073         } else {
4074                 mpte = NULL;
4075         }
4076
4077         sched_pin();
4078         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4079         if (*pte) {
4080                 if (mpte != NULL) {
4081                         mpte->wire_count--;
4082                         mpte = NULL;
4083                 }
4084                 sched_unpin();
4085                 return (mpte);
4086         }
4087
4088         /*
4089          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4090          */
4091         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4092             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4093                 if (mpte != NULL) {
4094                         SLIST_INIT(&free);
4095                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4096                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
4097                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4098                         }
4099                         
4100                         mpte = NULL;
4101                 }
4102                 sched_unpin();
4103                 return (mpte);
4104         }
4105
4106         /*
4107          * Increment counters
4108          */
4109         pmap->pm_stats.resident_count++;
4110
4111         newpte = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V |
4112             pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4113         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4114                 newpte |= PG_MANAGED;
4115 #ifdef PMAP_PAE_COMP
4116         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
4117                 newpte |= pg_nx;
4118 #endif
4119         if (pmap != kernel_pmap)
4120                 newpte |= PG_U;
4121         pte_store_zero(pte, newpte);
4122         sched_unpin();
4123         return (mpte);
4124 }
4125
4126 /*
4127  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4128  * to be used for panic dumps.
4129  */
4130 static void *
4131 __CONCAT(PMTYPE, kenter_temporary)(vm_paddr_t pa, int i)
4132 {
4133         vm_offset_t va;
4134
4135         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4136         pmap_kenter(va, pa);
4137         invlpg(va);
4138         return ((void *)crashdumpmap);
4139 }
4140
4141 /*
4142  * This code maps large physical mmap regions into the
4143  * processor address space.  Note that some shortcuts
4144  * are taken, but the code works.
4145  */
4146 static void
4147 __CONCAT(PMTYPE, object_init_pt)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
4148     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4149 {
4150         pd_entry_t *pde;
4151         vm_paddr_t pa, ptepa;
4152         vm_page_t p;
4153         int pat_mode;
4154
4155         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4156         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4157             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4158         if (pg_ps_enabled &&
4159             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4160                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4161                         return;
4162                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4163                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4164                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4165                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4166
4167                 /*
4168                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4169                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4170                  */
4171                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4172                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4173                         return;
4174
4175                 /*
4176                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4177                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4178                  * memory attributes.
4179                  */
4180                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4181                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4182                     pa += PAGE_SIZE) {
4183                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4184                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4185                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4186                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4187                                 return;
4188                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4189                 }
4190
4191                 /*
4192                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4193                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4194                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4195                  */
4196                 PMAP_LOCK(pmap);
4197                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4198                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4199                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4200                         if (*pde == 0) {
4201                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4202                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4203                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4204                                     PAGE_SIZE;
4205                                 pmap_pde_mappings++;
4206                         }
4207                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4208                         addr += NBPDR;
4209                 }
4210                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4211         }
4212 }
4213
4214 /*
4215  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4216  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4217  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4218  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4219  *
4220  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4221  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4222  */
4223 static void
4224 __CONCAT(PMTYPE, unwire)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4225 {
4226         vm_offset_t pdnxt;
4227         pd_entry_t *pde;
4228         pt_entry_t *pte;
4229         boolean_t pv_lists_locked;
4230
4231         if (pmap_is_current(pmap))
4232                 pv_lists_locked = FALSE;
4233         else {
4234                 pv_lists_locked = TRUE;
4235 resume:
4236                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4237                 sched_pin();
4238         }
4239         PMAP_LOCK(pmap);
4240         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4241                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4242                 if (pdnxt < sva)
4243                         pdnxt = eva;
4244                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4245                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4246                         continue;
4247                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4248                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4249                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4250                                     (uintmax_t)*pde);
4251
4252                         /*
4253                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4254                          * demote the mapping and fall through.
4255                          */
4256                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4257                                 /*
4258                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4259                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4260                                  * significant 32 bits.
4261                                  */
4262                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4263                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4264                                     PAGE_SIZE;
4265                                 continue;
4266                         } else {
4267                                 if (!pv_lists_locked) {
4268                                         pv_lists_locked = TRUE;
4269                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4270                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4271                                                 /* Repeat sva. */
4272                                                 goto resume;
4273                                         }
4274                                         sched_pin();
4275                                 }
4276                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4277                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4278                         }
4279                 }
4280                 if (pdnxt > eva)
4281                         pdnxt = eva;
4282                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4283                     sva += PAGE_SIZE) {
4284                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4285                                 continue;
4286                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4287                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4288                                     (uintmax_t)*pte);
4289
4290                         /*
4291                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4292                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4293                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4294                          *
4295                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4296                          */
4297                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4298                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4299                 }
4300         }
4301         if (pv_lists_locked) {
4302                 sched_unpin();
4303                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4304         }
4305         PMAP_UNLOCK(pmap);
4306 }
4307
4308
4309 /*
4310  *      Copy the range specified by src_addr/len
4311  *      from the source map to the range dst_addr/len
4312  *      in the destination map.
4313  *
4314  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4315  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4316  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4317  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4318  *      world.
4319  */
4320
4321 static void
4322 __CONCAT(PMTYPE, copy)(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
4323     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
4324 {
4325         struct spglist free;
4326         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4327         pd_entry_t srcptepaddr;
4328         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4329         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4330         u_int ptepindex;
4331
4332         if (dst_addr != src_addr)
4333                 return;
4334
4335         end_addr = src_addr + len;
4336
4337         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4338         if (dst_pmap < src_pmap) {
4339                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4340                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4341         } else {
4342                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4343                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4344         }
4345         sched_pin();
4346         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4347                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4348                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4349
4350                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4351                 if (pdnxt < addr)
4352                         pdnxt = end_addr;
4353                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4354
4355                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4356                 if (srcptepaddr == 0)
4357                         continue;
4358
4359                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4360                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4361                                 continue;
4362                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4363                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4364                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4365                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4366                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4367                                     ~PG_W;
4368                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4369                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4370                                 pmap_pde_mappings++;
4371                         }
4372                         continue;
4373                 }
4374
4375                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4376                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4377                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4378
4379                 if (pdnxt > end_addr)
4380                         pdnxt = end_addr;
4381
4382                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4383                 while (addr < pdnxt) {
4384                         ptetemp = *src_pte;
4385                         /*
4386                          * we only virtual copy managed pages
4387                          */
4388                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4389                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4390                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4391                                 if (dstmpte == NULL)
4392                                         goto out;
4393                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4394                                 if (*dst_pte == 0 &&
4395                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4396                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4397                                         /*
4398                                          * Clear the wired, modified, and
4399                                          * accessed (referenced) bits
4400                                          * during the copy.
4401                                          */
4402                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4403                                             PG_A);
4404                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4405                                 } else {
4406                                         SLIST_INIT(&free);
4407                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4408                                             &free)) {
4409                                                 pmap_invalidate_page_int(
4410                                                     dst_pmap, addr);
4411                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4412                                                     true);
4413                                         }
4414                                         goto out;
4415                                 }
4416                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4417                                         break;
4418                         }
4419                         addr += PAGE_SIZE;
4420                         src_pte++;
4421                 }
4422         }
4423 out:
4424         sched_unpin();
4425         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4426         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4427         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4428 }
4429
4430 /*
4431  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4432  */
4433 static __inline void
4434 pagezero(void *page)
4435 {
4436 #if defined(I686_CPU)
4437         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4438                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4439                         sse2_pagezero(page);
4440                 else
4441                         i686_pagezero(page);
4442         } else
4443 #endif
4444                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4445 }
4446
4447 /*
4448  * Zero the specified hardware page.
4449  */
4450 static void
4451 __CONCAT(PMTYPE, zero_page)(vm_page_t m)
4452 {
4453         pt_entry_t *cmap_pte2;
4454         struct pcpu *pc;
4455
4456         sched_pin();
4457         pc = get_pcpu();
4458         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4459         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4460         if (*cmap_pte2)
4461                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4462         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4463             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4464         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4465         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4466         *cmap_pte2 = 0;
4467
4468         /*
4469          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4470          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4471          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4472          */
4473         sched_unpin();
4474         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4475 }
4476
4477 /*
4478  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4479  * cover an area beyond a single hardware page.
4480  */
4481 static void
4482 __CONCAT(PMTYPE, zero_page_area)(vm_page_t m, int off, int size)
4483 {
4484         pt_entry_t *cmap_pte2;
4485         struct pcpu *pc;
4486
4487         sched_pin();
4488         pc = get_pcpu();
4489         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4490         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4491         if (*cmap_pte2)
4492                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4493         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4494             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4495         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4496         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4497                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4498         else
4499                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4500         *cmap_pte2 = 0;
4501         sched_unpin();
4502         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4503 }
4504
4505 /*
4506  * Copy 1 specified hardware page to another.
4507  */
4508 static void
4509 __CONCAT(PMTYPE, copy_page)(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4510 {
4511         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4512         struct pcpu *pc;
4513
4514         sched_pin();
4515         pc = get_pcpu();
4516         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4517         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4518         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4519         if (*cmap_pte1)
4520                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4521         if (*cmap_pte2)
4522                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4523         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4524             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4525         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4526         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4527             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4528         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4529         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4530         *cmap_pte1 = 0;
4531         *cmap_pte2 = 0;
4532         sched_unpin();
4533         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4534 }
4535
4536 static void
4537 __CONCAT(PMTYPE, copy_pages)(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset,
4538     vm_page_t mb[], vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4539 {
4540         vm_page_t a_pg, b_pg;
4541         char *a_cp, *b_cp;
4542         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4543         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4544         struct pcpu *pc;
4545         int cnt;
4546
4547         sched_pin();
4548         pc = get_pcpu();
4549         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4550         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4551         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4552         if (*cmap_pte1 != 0)
4553                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4554         if (*cmap_pte2 != 0)
4555                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4556         while (xfersize > 0) {
4557                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4558                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4559                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4560                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4561                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4562                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4563                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4564                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4565                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4566                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4567                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4568                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4569                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4570                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4571                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4572                 a_offset += cnt;
4573                 b_offset += cnt;
4574                 xfersize -= cnt;
4575         }
4576         *cmap_pte1 = 0;
4577         *cmap_pte2 = 0;
4578         sched_unpin();
4579         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4580 }
4581
4582 /*
4583  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4584  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4585  * be changed upwards or downwards in the future; it
4586  * is only necessary that true be returned for a small
4587  * subset of pmaps for proper page aging.
4588  */
4589 static boolean_t
4590 __CONCAT(PMTYPE, page_exists_quick)(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4591 {
4592         struct md_page *pvh;
4593         pv_entry_t pv;
4594         int loops = 0;
4595         boolean_t rv;
4596
4597         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4598             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4599         rv = FALSE;
4600         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4601         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4602                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4603                         rv = TRUE;
4604                         break;
4605                 }
4606                 loops++;
4607                 if (loops >= 16)
4608                         break;
4609         }
4610         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4611                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4612                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4613                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4614                                 rv = TRUE;
4615                                 break;
4616                         }
4617                         loops++;
4618                         if (loops >= 16)
4619                                 break;
4620                 }
4621         }
4622         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4623         return (rv);
4624 }
4625
4626 /*
4627  *      pmap_page_wired_mappings:
4628  *
4629  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4630  *      that are wired.
4631  */
4632 static int
4633 __CONCAT(PMTYPE, page_wired_mappings)(vm_page_t m)
4634 {
4635         int count;
4636
4637         count = 0;
4638         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4639                 return (count);
4640         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4641         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4642         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4643             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4644                 count);
4645         }
4646         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4647         return (count);
4648 }
4649
4650 /*
4651  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4652  *
4653  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4654  */
4655 static int
4656 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4657 {
4658         pmap_t pmap;
4659         pt_entry_t *pte;
4660         pv_entry_t pv;
4661
4662         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4663         sched_pin();
4664         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4665                 pmap = PV_PMAP(pv);
4666                 PMAP_LOCK(pmap);
4667                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4668                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4669                         count++;
4670                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4671         }
4672         sched_unpin();
4673         return (count);
4674 }
4675
4676 /*
4677  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4678  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4679  */
4680 static boolean_t
4681 __CONCAT(PMTYPE, page_is_mapped)(vm_page_t m)
4682 {
4683         boolean_t rv;
4684
4685         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4686                 return (FALSE);
4687         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4688         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4689             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4690             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4691         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4692         return (rv);
4693 }
4694
4695 /*
4696  * Remove all pages from specified address space
4697  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4698  * is special cased for current process only, but
4699  * can have the more generic (and slightly slower)
4700  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4701  * in the case of running down an entire address space.
4702  */
4703 static void
4704 __CONCAT(PMTYPE, remove_pages)(pmap_t pmap)
4705 {
4706         pt_entry_t *pte, tpte;
4707         vm_page_t m, mpte, mt;
4708         pv_entry_t pv;
4709         struct md_page *pvh;
4710         struct pv_chunk *pc, *npc;
4711         struct spglist free;
4712         int field, idx;
4713         int32_t bit;
4714         uint32_t inuse, bitmask;
4715         int allfree;
4716
4717         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4718                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4719                 return;
4720         }
4721         SLIST_INIT(&free);
4722         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4723         PMAP_LOCK(pmap);
4724         sched_pin();
4725         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4726                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4727                     pc->pc_pmap));
4728                 allfree = 1;
4729                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4730                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4731                         while (inuse != 0) {
4732                                 bit = bsfl(inuse);
4733                                 bitmask = 1UL << bit;
4734                                 idx = field * 32 + bit;
4735                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4736                                 inuse &= ~bitmask;
4737
4738                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4739                                 tpte = *pte;
4740                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4741                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4742                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4743                                 }
4744
4745                                 if (tpte == 0) {
4746                                         printf(
4747                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4748                                             pte, pv->pv_va);
4749                                         panic("bad pte");
4750                                 }
4751
4752 /*
4753  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4754  */
4755                                 if (tpte & PG_W) {
4756                                         allfree = 0;
4757                                         continue;
4758                                 }
4759
4760                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4761                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4762                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4763                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4764                                     (uintmax_t)tpte));
4765
4766                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4767                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4768                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4769                                     (uintmax_t)tpte));
4770
4771                                 pte_clear(pte);
4772
4773                                 /*
4774                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4775                                  */
4776                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4777                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4778                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4779                                                         vm_page_dirty(mt);
4780                                         } else
4781                                                 vm_page_dirty(m);
4782                                 }
4783
4784                                 /* Mark free */
4785                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4786                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4787                                 pv_entry_count--;
4788                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4789                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4790                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4791                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4792                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4793                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4794                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4795                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4796                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4797                                         }
4798                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4799                                         if (mpte != NULL) {
4800                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4801                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4802                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4803                                                 mpte->wire_count = 0;
4804                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4805                                         }
4806                                 } else {
4807                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4808                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4809                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4810                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4811                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4812                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4813                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4814                                         }
4815                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4816                                 }
4817                         }
4818                 }
4819                 if (allfree) {
4820                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4821                         free_pv_chunk(pc);
4822                 }
4823         }
4824         sched_unpin();
4825         pmap_invalidate_all_int(pmap);
4826         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4827         PMAP_UNLOCK(pmap);
4828         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4829 }
4830
4831 /*
4832  *      pmap_is_modified:
4833  *
4834  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4835  *      in any physical maps.
4836  */
4837 static boolean_t
4838 __CONCAT(PMTYPE, is_modified)(vm_page_t m)
4839 {
4840         boolean_t rv;
4841
4842         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4843             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4844
4845         /*
4846          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4847          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4848          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4849          */
4850         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4851         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4852                 return (FALSE);
4853         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4854         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4855             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4856             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4857         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4858         return (rv);
4859 }
4860
4861 /*
4862  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4863  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4864  * mappings are supported.
4865  */
4866 static boolean_t
4867 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4868 {
4869         pv_entry_t pv;
4870         pt_entry_t *pte;
4871         pmap_t pmap;
4872         boolean_t rv;
4873
4874         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4875         rv = FALSE;
4876         sched_pin();
4877         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4878                 pmap = PV_PMAP(pv);
4879                 PMAP_LOCK(pmap);
4880                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4881                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4882                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4883                 if (rv)
4884                         break;
4885         }
4886         sched_unpin();
4887         return (rv);
4888 }
4889
4890 /*
4891  *      pmap_is_prefaultable:
4892  *
4893  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4894  *      for prefault.
4895  */
4896 static boolean_t
4897 __CONCAT(PMTYPE, is_prefaultable)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4898 {
4899         pd_entry_t pde;
4900         boolean_t rv;
4901
4902         rv = FALSE;
4903         PMAP_LOCK(pmap);
4904         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4905         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4906                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4907         PMAP_UNLOCK(pmap);
4908         return (rv);
4909 }
4910
4911 /*
4912  *      pmap_is_referenced:
4913  *
4914  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4915  *      in any physical maps.
4916  */
4917 static boolean_t
4918 __CONCAT(PMTYPE, is_referenced)(vm_page_t m)
4919 {
4920         boolean_t rv;
4921
4922         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4923             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4924         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4925         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4926             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4927             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4928         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4929         return (rv);
4930 }
4931
4932 /*
4933  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4934  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4935  */
4936 static boolean_t
4937 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4938 {
4939         pv_entry_t pv;
4940         pt_entry_t *pte;
4941         pmap_t pmap;
4942         boolean_t rv;
4943
4944         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4945         rv = FALSE;
4946         sched_pin();
4947         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4948                 pmap = PV_PMAP(pv);
4949                 PMAP_LOCK(pmap);
4950                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4951                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4952                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4953                 if (rv)
4954                         break;
4955         }
4956         sched_unpin();
4957         return (rv);
4958 }
4959
4960 /*
4961  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4962  */
4963 static void
4964 __CONCAT(PMTYPE, remove_write)(vm_page_t m)
4965 {
4966         struct md_page *pvh;
4967         pv_entry_t next_pv, pv;
4968         pmap_t pmap;
4969         pd_entry_t *pde;
4970         pt_entry_t oldpte, *pte;
4971         vm_offset_t va;
4972
4973         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4974             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4975
4976         /*
4977          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4978          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4979          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4980          */
4981         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4982         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4983                 return;
4984         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4985         sched_pin();
4986         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4987                 goto small_mappings;
4988         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4989         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4990                 va = pv->pv_va;
4991                 pmap = PV_PMAP(pv);
4992                 PMAP_LOCK(pmap);
4993                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4994                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4995                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4996                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4997         }
4998 small_mappings:
4999         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5000                 pmap = PV_PMAP(pv);
5001                 PMAP_LOCK(pmap);
5002                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5003                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5004                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5005                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5006 retry:
5007                 oldpte = *pte;
5008                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5009                         /*
5010                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5011                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5012                          * significant 32 bits.
5013                          */
5014                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5015                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5016                                 goto retry;
5017                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5018                                 vm_page_dirty(m);
5019                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5020                 }
5021                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5022         }
5023         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5024         sched_unpin();
5025         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5026 }
5027
5028 /*
5029  *      pmap_ts_referenced:
5030  *
5031  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5032  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5033  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5034  *      reference bits set.
5035  *
5036  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5037  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5038  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5039  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5040  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5041  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5042  *      to pmap_is_modified().
5043  */
5044 static int
5045 __CONCAT(PMTYPE, ts_referenced)(vm_page_t m)
5046 {
5047         struct md_page *pvh;
5048         pv_entry_t pv, pvf;
5049         pmap_t pmap;
5050         pd_entry_t *pde;
5051         pt_entry_t *pte;
5052         vm_paddr_t pa;
5053         int rtval = 0;
5054
5055         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5056             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5057         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5058         pvh = pa_to_pvh(pa);
5059         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5060         sched_pin();
5061         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5062             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5063                 goto small_mappings;
5064         pv = pvf;
5065         do {
5066                 pmap = PV_PMAP(pv);
5067                 PMAP_LOCK(pmap);
5068                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5069                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5070                         /*
5071                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5072                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5073                          * we only update the 4KB page under test.
5074                          */
5075                         vm_page_dirty(m);
5076                 }
5077                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5078                         /*
5079                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5080                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5081                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5082                          * on the physical page number, the virtual superpage
5083                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5084                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5085                          * reference bit will result in clearing that bit.
5086                          * This function is designed to avoid the selection of
5087                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5088                          *
5089                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5090                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5091                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5092                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5093                          * since the superpage is wired, the current state of
5094                          * its reference bit won't affect page replacement.
5095                          */
5096                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5097                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5098                             (*pde & PG_W) == 0) {
5099                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5100                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5101                         }
5102                         rtval++;
5103                 }
5104                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5105                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5106                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5107                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5108                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5109                 }
5110                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5111                         goto out;
5112         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5113 small_mappings:
5114         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5115                 goto out;
5116         pv = pvf;
5117         do {
5118                 pmap = PV_PMAP(pv);
5119                 PMAP_LOCK(pmap);
5120                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5121                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5122                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5123                     m));
5124                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5125                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5126                         vm_page_dirty(m);
5127                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5128                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5129                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5130                         rtval++;
5131                 }
5132                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5133                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5134                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5135                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5136                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5137                 }
5138         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5139             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5140 out:
5141         sched_unpin();
5142         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5143         return (rtval);
5144 }
5145
5146 /*
5147  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5148  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5149  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5150  */
5151 static void
5152 __CONCAT(PMTYPE, advise)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
5153     int advice)
5154 {
5155         pd_entry_t oldpde, *pde;
5156         pt_entry_t *pte;
5157         vm_offset_t va, pdnxt;
5158         vm_page_t m;
5159         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5160
5161         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5162                 return;
5163         if (pmap_is_current(pmap))
5164                 pv_lists_locked = FALSE;
5165         else {
5166                 pv_lists_locked = TRUE;
5167 resume:
5168                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5169                 sched_pin();
5170         }
5171         anychanged = FALSE;
5172         PMAP_LOCK(pmap);
5173         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5174                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5175                 if (pdnxt < sva)
5176                         pdnxt = eva;
5177                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5178                 oldpde = *pde;
5179                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5180                         continue;
5181                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5182                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5183                                 continue;
5184                         if (!pv_lists_locked) {
5185                                 pv_lists_locked = TRUE;
5186                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5187                                         if (anychanged)
5188                                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5189                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5190                                         goto resume;
5191                                 }
5192                                 sched_pin();
5193                         }
5194                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5195                                 /*
5196                                  * The large page mapping was destroyed.
5197                                  */
5198                                 continue;
5199                         }
5200
5201                         /*
5202                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5203                          * mapping to a single page so that a subsequent
5204                          * access may repromote.  Since the underlying page
5205                          * table page is fully populated, this removal never
5206                          * frees a page table page.
5207                          */
5208                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5209                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5210                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5211                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5212                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5213                                 anychanged = TRUE;
5214                         }
5215                 }
5216                 if (pdnxt > eva)
5217                         pdnxt = eva;
5218                 va = pdnxt;
5219                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5220                     sva += PAGE_SIZE) {
5221                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5222                                 goto maybe_invlrng;
5223                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5224                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5225                                         /*
5226                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5227                                          * can be avoided by making the page
5228                                          * dirty now.
5229                                          */
5230                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5231                                         vm_page_dirty(m);
5232                                 }
5233                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5234                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5235                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5236                         else
5237                                 goto maybe_invlrng;
5238                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5239                                 if (va == pdnxt)
5240                                         va = sva;
5241                         } else
5242                                 anychanged = TRUE;
5243                         continue;
5244 maybe_invlrng:
5245                         if (va != pdnxt) {
5246                                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5247                                 va = pdnxt;
5248                         }
5249                 }
5250                 if (va != pdnxt)
5251                         pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5252         }
5253         if (anychanged)
5254                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5255         if (pv_lists_locked) {
5256                 sched_unpin();
5257                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5258         }
5259         PMAP_UNLOCK(pmap);
5260 }
5261
5262 /*
5263  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5264  */
5265 static void
5266 __CONCAT(PMTYPE, clear_modify)(vm_page_t m)
5267 {
5268         struct md_page *pvh;
5269         pv_entry_t next_pv, pv;
5270         pmap_t pmap;
5271         pd_entry_t oldpde, *pde;
5272         pt_entry_t oldpte, *pte;
5273         vm_offset_t va;
5274
5275         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5276             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5277         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5278         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5279             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5280
5281         /*
5282          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5283          * If the object containing the page is locked and the page is not
5284          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5285          */
5286         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5287                 return;
5288         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5289         sched_pin();
5290         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5291                 goto small_mappings;
5292         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5293         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5294                 va = pv->pv_va;
5295                 pmap = PV_PMAP(pv);
5296                 PMAP_LOCK(pmap);
5297                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5298                 oldpde = *pde;
5299                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5300                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5301                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5302                                         /*
5303                                          * Write protect the mapping to a
5304                                          * single page so that a subsequent
5305                                          * write access may repromote.
5306                                          */
5307                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5308                                             PG_PS_FRAME);
5309                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5310                                         oldpte = *pte;
5311                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5312                                                 /*
5313                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5314                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5315                                                  * significant 32 bits.
5316                                                  */
5317                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5318                                                     oldpte,
5319                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5320                                                         oldpte = *pte;
5321                                                 vm_page_dirty(m);
5322                                                 pmap_invalidate_page_int(pmap,
5323                                                     va);
5324                                         }
5325                                 }
5326                         }
5327                 }
5328                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5329         }
5330 small_mappings:
5331         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5332                 pmap = PV_PMAP(pv);
5333                 PMAP_LOCK(pmap);
5334                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5335                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5336                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5337                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5338                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5339                         /*
5340                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5341                          * in size, PG_M is among the least significant
5342                          * 32 bits. 
5343                          */
5344                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5345                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5346                 }
5347                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5348         }
5349         sched_unpin();
5350         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5351 }
5352
5353 /*
5354  * Miscellaneous support routines follow
5355  */
5356
5357 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5358 static __inline void
5359 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5360 {
5361         u_int opte, npte;
5362
5363         /*
5364          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5365          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5366          */
5367         do {
5368                 opte = *(u_int *)pte;
5369                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5370                 npte |= cache_bits;
5371         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5372 }
5373
5374 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5375 static __inline void
5376 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5377 {
5378         u_int opde, npde;
5379
5380         /*
5381          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5382          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5383          */
5384         do {
5385                 opde = *(u_int *)pde;
5386                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5387                 npde |= cache_bits;
5388         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5389 }
5390
5391 /*
5392  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5393  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5394  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5395  * NOT real memory.
5396  */
5397 static void *
5398 __CONCAT(PMTYPE, mapdev_attr)(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5399 {
5400         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5401         vm_offset_t va, offset;
5402         vm_size_t tmpsize;
5403         int i;
5404
5405         offset = pa & PAGE_MASK;
5406         size = round_page(offset + size);
5407         pa = pa & PG_FRAME;
5408
5409         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5410                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5411         else if (!pmap_initialized) {
5412                 va = 0;
5413                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5414                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5415                         if (ppim->va == 0) {
5416                                 ppim->pa = pa;
5417                                 ppim->sz = size;
5418                                 ppim->mode = mode;
5419                                 ppim->va = virtual_avail;
5420                                 virtual_avail += size;
5421                                 va = ppim->va;
5422                                 break;
5423                         }
5424                 }
5425                 if (va == 0)
5426                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5427         } else {
5428                 /*
5429                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5430                  */
5431                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5432                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5433                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5434                             ppim->mode == mode)
5435                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5436                 }
5437                 va = kva_alloc(size);
5438                 if (va == 0)
5439                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5440         }
5441         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5442                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5443         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5444         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5445         return ((void *)(va + offset));
5446 }
5447
5448 static void
5449 __CONCAT(PMTYPE, unmapdev)(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5450 {
5451         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5452         vm_offset_t offset;
5453         int i;
5454
5455         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5456                 return;
5457         offset = va & PAGE_MASK;
5458         size = round_page(offset + size);
5459         va = trunc_page(va);
5460         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5461                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5462                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5463                         if (pmap_initialized)
5464                                 return;
5465                         ppim->pa = 0;
5466                         ppim->va = 0;
5467                         ppim->sz = 0;
5468                         ppim->mode = 0;
5469                         if (va + size == virtual_avail)
5470                                 virtual_avail = va;
5471                         return;
5472                 }
5473         }
5474         if (pmap_initialized)
5475                 kva_free(va, size);
5476 }
5477
5478 /*
5479  * Sets the memory attribute for the specified page.
5480  */
5481 static void
5482 __CONCAT(PMTYPE, page_set_memattr)(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5483 {
5484
5485         m->md.pat_mode = ma;
5486         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5487                 return;
5488
5489         /*
5490          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5491          * See pmap_invalidate_cache_range().
5492          *
5493          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5494          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5495          * flushes the cache.
5496          */    
5497         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5498                 return;
5499
5500         /*
5501          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5502          * support self snoop, map the page transient and do
5503          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5504          * pmap_invalidate_cache_range().
5505          */
5506         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5507                 pmap_flush_page(m);
5508 }
5509
5510 static void
5511 __CONCAT(PMTYPE, flush_page)(vm_page_t m)
5512 {
5513         pt_entry_t *cmap_pte2;
5514         struct pcpu *pc;
5515         vm_offset_t sva, eva;
5516         bool useclflushopt;
5517
5518         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5519         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5520                 sched_pin();
5521                 pc = get_pcpu();
5522                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5523                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5524                 if (*cmap_pte2)
5525                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5526                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5527                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5528                     0);
5529                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5530                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5531                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5532
5533                 /*
5534                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5535                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5536                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5537                  * any other instruction.
5538                  */
5539                 if (useclflushopt)
5540                         sfence();
5541                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5542                         mfence();
5543                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5544                         if (useclflushopt)
5545                                 clflushopt(sva);
5546                         else
5547                                 clflush(sva);
5548                 }
5549                 if (useclflushopt)
5550                         sfence();
5551                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5552                         mfence();
5553                 *cmap_pte2 = 0;
5554                 sched_unpin();
5555                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5556         } else
5557                 pmap_invalidate_cache();
5558 }
5559
5560 /*
5561  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5562  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5563  * completely contained within either the kernel map.
5564  *
5565  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5566  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5567  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5568  * there was insufficient memory available to complete the change.
5569  */
5570 static int
5571 __CONCAT(PMTYPE, change_attr)(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5572 {
5573         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5574         pd_entry_t *pde;
5575         pt_entry_t *pte;
5576         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5577         boolean_t changed;
5578
5579         base = trunc_page(va);
5580         offset = va & PAGE_MASK;
5581         size = round_page(offset + size);
5582
5583         /*
5584          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5585          */
5586         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5587                 return (EINVAL);
5588
5589         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5590         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5591         changed = FALSE;
5592
5593         /*
5594          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5595          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5596          */
5597         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5598         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5599                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5600                 if (*pde == 0) {
5601                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5602                         return (EINVAL);
5603                 }
5604                 if (*pde & PG_PS) {
5605                         /*
5606                          * If the current 2/4MB page already has
5607                          * the required memory type, then we need not
5608                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5609                          * the next 2/4MB page frame.
5610                          */
5611                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5612                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5613                                 continue;
5614                         }
5615
5616                         /*
5617                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5618                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5619                          * within the range, then we need not break
5620                          * down this page into 4KB pages.
5621                          */
5622                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5623                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5624                                 tmpva += NBPDR;
5625                                 continue;
5626                         }
5627                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5628                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5629                                 return (ENOMEM);
5630                         }
5631                 }
5632                 pte = vtopte(tmpva);
5633                 if (*pte == 0) {
5634                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5635                         return (EINVAL);
5636                 }
5637                 tmpva += PAGE_SIZE;
5638         }
5639         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5640
5641         /*
5642          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5643          * cache mode if required.
5644          */
5645         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5646                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5647                 if (*pde & PG_PS) {
5648                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5649                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5650                                 changed = TRUE;
5651                         }
5652                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5653                 } else {
5654                         pte = vtopte(tmpva);
5655                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5656                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5657                                 changed = TRUE;
5658                         }
5659                         tmpva += PAGE_SIZE;
5660                 }
5661         }
5662
5663         /*
5664          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5665          * shouldn't be, etc.
5666          */
5667         if (changed) {
5668                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, base, tmpva);
5669                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5670         }
5671         return (0);
5672 }
5673
5674 /*
5675  * perform the pmap work for mincore
5676  */
5677 static int
5678 __CONCAT(PMTYPE, mincore)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5679 {
5680         pd_entry_t pde;
5681         pt_entry_t pte;
5682         vm_paddr_t pa;
5683         int val;
5684
5685         PMAP_LOCK(pmap);
5686 retry:
5687         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5688         if (pde != 0) {
5689                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5690                         pte = pde;
5691                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5692                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5693                             PG_FRAME;
5694                         val = MINCORE_SUPER;
5695                 } else {
5696                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5697                         pa = pte & PG_FRAME;
5698                         val = 0;
5699                 }
5700         } else {
5701                 pte = 0;
5702                 pa = 0;
5703                 val = 0;
5704         }
5705         if ((pte & PG_V) != 0) {
5706                 val |= MINCORE_INCORE;
5707                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5708                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5709                 if ((pte & PG_A) != 0)
5710                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5711         }
5712         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5713             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5714             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5715                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5716                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5717                         goto retry;
5718         } else
5719                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5720         PMAP_UNLOCK(pmap);
5721         return (val);
5722 }
5723
5724 static void
5725 __CONCAT(PMTYPE, activate)(struct thread *td)
5726 {
5727         pmap_t  pmap, oldpmap;
5728         u_int   cpuid;
5729         u_int32_t  cr3;
5730
5731         critical_enter();
5732         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5733         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5734         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5735 #if defined(SMP)
5736         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5737         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5738 #else
5739         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5740         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5741 #endif
5742 #ifdef PMAP_PAE_COMP
5743         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5744 #else
5745         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5746 #endif
5747         /*
5748          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5749          */
5750         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5751         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5752         critical_exit();
5753 }
5754
5755 static void
5756 __CONCAT(PMTYPE, activate_boot)(pmap_t pmap)
5757 {
5758         u_int cpuid;
5759
5760         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5761 #if defined(SMP)
5762         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5763 #else
5764         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5765 #endif
5766         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5767 }
5768
5769 /*
5770  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5771  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5772  */
5773 static void
5774 __CONCAT(PMTYPE, align_superpage)(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5775     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5776 {
5777         vm_offset_t superpage_offset;
5778
5779         if (size < NBPDR)
5780                 return;
5781         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5782                 offset += ptoa(object->pg_color);
5783         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5784         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5785             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5786                 return;
5787         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5788                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5789         else
5790                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5791 }
5792
5793 static vm_offset_t
5794 __CONCAT(PMTYPE, quick_enter_page)(vm_page_t m)
5795 {
5796         vm_offset_t qaddr;
5797         pt_entry_t *pte;
5798
5799         critical_enter();
5800         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5801         pte = vtopte(qaddr);
5802
5803         KASSERT(*pte == 0,
5804             ("pmap_quick_enter_page: PTE busy %#jx", (uintmax_t)*pte));
5805         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5806             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5807         invlpg(qaddr);
5808
5809         return (qaddr);
5810 }
5811
5812 static void
5813 __CONCAT(PMTYPE, quick_remove_page)(vm_offset_t addr)
5814 {
5815         vm_offset_t qaddr;
5816         pt_entry_t *pte;
5817
5818         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5819         pte = vtopte(qaddr);
5820
5821         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5822         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5823
5824         *pte = 0;
5825         critical_exit();
5826 }
5827
5828 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5829 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5830 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5831
5832 static int
5833 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5834     vmem_addr_t *addrp)
5835 {
5836         vm_page_t m;
5837         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5838         pt_entry_t *trm_pte;
5839
5840         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5841         size = round_page(size) + trm_guard;
5842         for (;;) {
5843                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5844                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5845                         return (ENOMEM);
5846                 addr = prev_addr + size;
5847                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5848                         break;
5849         }
5850         prev_addr += trm_guard;
5851         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5852         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5853                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5854                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5855                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5856                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5857                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5858         }
5859         *addrp = prev_addr;
5860         return (0);
5861 }
5862
5863 void
5864 pmap_init_trm(void)
5865 {
5866         vm_page_t pd_m;
5867
5868         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5869         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5870                 trm_guard = 0;
5871         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5872         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5873         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5874             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5875         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5876                 pmap_zero_page(pd_m);
5877         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5878             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5879 }
5880
5881 static void *
5882 __CONCAT(PMTYPE, trm_alloc)(size_t size, int flags)
5883 {
5884         vmem_addr_t res;
5885         int error;
5886
5887         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5888         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5889             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5890         if (error != 0)
5891                 return (NULL);
5892         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5893                 bzero((void *)res, size);
5894         return ((void *)res);
5895 }
5896
5897 static void
5898 __CONCAT(PMTYPE, trm_free)(void *addr, size_t size)
5899 {
5900
5901         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5902 }
5903
5904 static void
5905 __CONCAT(PMTYPE, ksetrw)(vm_offset_t va)
5906 {
5907
5908         *vtopte(va) |= PG_RW;
5909 }
5910
5911 static void
5912 __CONCAT(PMTYPE, remap_lowptdi)(bool enable)
5913 {
5914
5915         PTD[KPTDI] = enable ? PTD[LOWPTDI] : 0;
5916         invltlb_glob();
5917 }
5918
5919 static vm_offset_t
5920 __CONCAT(PMTYPE, get_map_low)(void)
5921 {
5922
5923         return (PMAP_MAP_LOW);
5924 }
5925
5926 static vm_offset_t
5927 __CONCAT(PMTYPE, get_vm_maxuser_address)(void)
5928 {
5929
5930         return (VM_MAXUSER_ADDRESS);
5931 }
5932
5933 static vm_paddr_t
5934 __CONCAT(PMTYPE, pg_frame)(vm_paddr_t pa)
5935 {
5936
5937         return (pa & PG_FRAME);
5938 }
5939
5940 static void
5941 __CONCAT(PMTYPE, sf_buf_map)(struct sf_buf *sf)
5942 {
5943         pt_entry_t opte, *ptep;
5944
5945         /*
5946          * Update the sf_buf's virtual-to-physical mapping, flushing the
5947          * virtual address from the TLB.  Since the reference count for
5948          * the sf_buf's old mapping was zero, that mapping is not
5949          * currently in use.  Consequently, there is no need to exchange
5950          * the old and new PTEs atomically, even under PAE.
5951          */
5952         ptep = vtopte(sf->kva);
5953         opte = *ptep;
5954         *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(sf->m) | PG_RW | PG_V |
5955             pmap_cache_bits(kernel_pmap, sf->m->md.pat_mode, 0);
5956
5957         /*
5958          * Avoid unnecessary TLB invalidations: If the sf_buf's old
5959          * virtual-to-physical mapping was not used, then any processor
5960          * that has invalidated the sf_buf's virtual address from its TLB
5961          * since the last used mapping need not invalidate again.
5962          */
5963 #ifdef SMP
5964         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
5965                 CPU_ZERO(&sf->cpumask);
5966 #else
5967         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
5968                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, sf->kva);
5969 #endif
5970 }
5971
5972 static void
5973 __CONCAT(PMTYPE, cp_slow0_map)(vm_offset_t kaddr, int plen, vm_page_t *ma)
5974 {
5975         pt_entry_t *pte;
5976         int i;
5977
5978         for (i = 0, pte = vtopte(kaddr); i < plen; i++, pte++) {
5979                 *pte = PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M | VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]) |
5980                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(ma[i]),
5981                     FALSE);
5982                 invlpg(kaddr + ptoa(i));
5983         }
5984 }
5985
5986 static u_int
5987 __CONCAT(PMTYPE, get_kcr3)(void)
5988 {
5989
5990 #ifdef PMAP_PAE_COMP
5991         return ((u_int)IdlePDPT);
5992 #else
5993         return ((u_int)IdlePTD);
5994 #endif
5995 }
5996
5997 static u_int
5998 __CONCAT(PMTYPE, get_cr3)(pmap_t pmap)
5999 {
6000
6001 #ifdef PMAP_PAE_COMP
6002         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdpt));
6003 #else
6004         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdir));
6005 #endif
6006 }
6007
6008 static caddr_t
6009 __CONCAT(PMTYPE, cmap3)(vm_paddr_t pa, u_int pte_bits)
6010 {
6011         pt_entry_t *pte;
6012
6013         pte = CMAP3;
6014         *pte = pa | pte_bits;
6015         invltlb();
6016         return (CADDR3);
6017 }
6018
6019 static void
6020 __CONCAT(PMTYPE, basemem_setup)(u_int basemem)
6021 {
6022         pt_entry_t *pte;
6023         int i;
6024
6025         /*
6026          * Map pages between basemem and ISA_HOLE_START, if any, r/w into
6027          * the vm86 page table so that vm86 can scribble on them using
6028          * the vm86 map too.  XXX: why 2 ways for this and only 1 way for
6029          * page 0, at least as initialized here?
6030          */
6031         pte = (pt_entry_t *)vm86paddr;
6032         for (i = basemem / 4; i < 160; i++)
6033                 pte[i] = (i << PAGE_SHIFT) | PG_V | PG_RW | PG_U;
6034 }
6035
6036 struct bios16_pmap_handle {
6037         pt_entry_t      *pte;
6038         pd_entry_t      *ptd;
6039         pt_entry_t      orig_ptd;
6040 };
6041
6042 static void *
6043 __CONCAT(PMTYPE, bios16_enter)(void)
6044 {
6045         struct bios16_pmap_handle *h;
6046
6047         /*
6048          * no page table, so create one and install it.
6049          */
6050         h = malloc(sizeof(struct bios16_pmap_handle), M_TEMP, M_WAITOK);
6051         h->pte = (pt_entry_t *)malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
6052         h->ptd = IdlePTD;
6053         *h->pte = vm86phystk | PG_RW | PG_V;
6054         h->orig_ptd = *h->ptd;
6055         *h->ptd = vtophys(h->pte) | PG_RW | PG_V;
6056         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);   /* XXX insurance for now */
6057         return (h);
6058 }
6059
6060 static void
6061 __CONCAT(PMTYPE, bios16_leave)(void *arg)
6062 {
6063         struct bios16_pmap_handle *h;
6064
6065         h = arg;
6066         *h->ptd = h->orig_ptd;          /* remove page table */
6067         /*
6068          * XXX only needs to be invlpg(0) but that doesn't work on the 386
6069          */
6070         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);
6071         free(h->pte, M_TEMP);           /* ... and free it */
6072 }
6073
6074 #define PMM(a)  \
6075         .pm_##a = __CONCAT(PMTYPE, a),
6076
6077 struct pmap_methods __CONCAT(PMTYPE, methods) = {
6078         PMM(ksetrw)
6079         PMM(remap_lower)
6080         PMM(remap_lowptdi)
6081         PMM(align_superpage)
6082         PMM(quick_enter_page)
6083         PMM(quick_remove_page)
6084         PMM(trm_alloc)
6085         PMM(trm_free)
6086         PMM(get_map_low)
6087         PMM(get_vm_maxuser_address)
6088         PMM(kextract)
6089         PMM(pg_frame)
6090         PMM(sf_buf_map)
6091         PMM(cp_slow0_map)
6092         PMM(get_kcr3)
6093         PMM(get_cr3)
6094         PMM(cmap3)
6095         PMM(basemem_setup)
6096         PMM(set_nx)
6097         PMM(bios16_enter)
6098         PMM(bios16_leave)
6099         PMM(bootstrap)
6100         PMM(is_valid_memattr)
6101         PMM(cache_bits)
6102         PMM(ps_enabled)
6103         PMM(pinit0)
6104         PMM(pinit)
6105         PMM(activate)
6106         PMM(activate_boot)
6107         PMM(advise)
6108         PMM(clear_modify)
6109         PMM(change_attr)
6110         PMM(mincore)
6111         PMM(copy)
6112         PMM(copy_page)
6113         PMM(copy_pages)
6114         PMM(zero_page)
6115         PMM(zero_page_area)
6116         PMM(enter)
6117         PMM(enter_object)
6118         PMM(enter_quick)
6119         PMM(kenter_temporary)
6120         PMM(object_init_pt)
6121         PMM(unwire)
6122         PMM(page_exists_quick)
6123         PMM(page_wired_mappings)
6124         PMM(page_is_mapped)
6125         PMM(remove_pages)
6126         PMM(is_modified)
6127         PMM(is_prefaultable)
6128         PMM(is_referenced)
6129         PMM(remove_write)
6130         PMM(ts_referenced)
6131         PMM(mapdev_attr)
6132         PMM(unmapdev)
6133         PMM(page_set_memattr)
6134         PMM(extract)
6135         PMM(extract_and_hold)
6136         PMM(map)
6137         PMM(qenter)
6138         PMM(qremove)
6139         PMM(release)
6140         PMM(remove)
6141         PMM(protect)
6142         PMM(remove_all)
6143         PMM(init)
6144         PMM(init_pat)
6145         PMM(growkernel)
6146         PMM(invalidate_page)
6147         PMM(invalidate_range)
6148         PMM(invalidate_all)
6149         PMM(invalidate_cache)
6150         PMM(flush_page)
6151         PMM(kenter)
6152         PMM(kremove)
6153 };