]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
dts: Import DTS for arm64
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <machine/bootinfo.h>
152 #include <machine/cpu.h>
153 #include <machine/cputypes.h>
154 #include <machine/md_var.h>
155 #include <machine/pcb.h>
156 #include <machine/specialreg.h>
157 #ifdef SMP
158 #include <machine/smp.h>
159 #endif
160
161 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
162 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
163 #endif
164
165 #if !defined(DIAGNOSTIC)
166 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
167 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
168 #else
169 #define PMAP_INLINE     extern inline
170 #endif
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #ifdef PV_STATS
176 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
177 #else
178 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
179 #endif
180
181 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
182 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
183
184 /*
185  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
186  */
187 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
188 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
189
190 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
192 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
193 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
194 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
195
196 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
197     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
198 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
199
200 struct pmap kernel_pmap_store;
201
202 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
203 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
204 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
205 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
206
207 static int nkpt = NKPT;
208 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
209
210 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
216
217 static int pat_works = 1;
218 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
219     "Is page attribute table fully functional?");
220
221 static int pg_ps_enabled = 1;
222 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
223     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
224
225 #define PAT_INDEX_SIZE  8
226 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
227
228 /*
229  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
230  */
231 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
232 static struct pmap_preinit_mapping {
233         vm_paddr_t      pa;
234         vm_offset_t     va;
235         vm_size_t       sz;
236         int             mode;
237 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
238 static int pmap_initialized;
239
240 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
241
242 /*
243  * Data for the pv entry allocation mechanism
244  */
245 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
246 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
247 static struct md_page *pv_table;
248 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
249
250 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
251 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
252 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
253
254 /*
255  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
256  */
257 pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t ptvmmap = 0;
260 caddr_t CADDR3;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 int pti;
287
288 /*
289  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
290  */
291 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
292 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
293
294 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
295 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
296 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
297 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
298 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
299                     u_int flags);
300 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
301 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
302 #endif
303 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
304 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
305                     vm_offset_t va);
306 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
307
308 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
309 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
310                     vm_prot_t prot);
311 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
312                     u_int flags, vm_page_t m);
313 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
314     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
315 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
316 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
317 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
318                     pd_entry_t pde);
319 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
320 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
321 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
322 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
323 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
324 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
325 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
326 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
327 #endif
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
339                     struct spglist *free);
340 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
341                                         vm_offset_t va);
342 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
343 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
344     vm_page_t m);
345 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
346     pd_entry_t newpde);
347 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
348
349 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
350
351 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
352 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
353 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
354 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
355 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
356 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
357 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
358     uint8_t *flags, int wait);
359 #endif
360 static void pmap_init_trm(void);
361
362 static __inline void pagezero(void *page);
363
364 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
365 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
366
367 void pmap_cold(void);
368 extern char _end[];
369 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
370 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
371 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
372 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
373 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
374 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
375 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
376 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
377 #endif
378 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
379 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
380 extern u_long tramp_idleptd;
381
382 static u_long
383 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
384 {
385         u_long res;
386
387         res = *physfree;
388         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
389         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
390         return (res);
391 }
392
393 static void
394 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
395 {
396         pt_entry_t *pt;
397
398         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
399             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
400                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
401 }
402
403 static void
404 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
405 {
406
407         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
408 }
409
410 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
411
412 /*
413  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
414  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
415  * does not require relocations.
416  */
417 void
418 pmap_cold(void)
419 {
420         pt_entry_t *pt;
421         u_long a;
422         u_int cr3, ncr4;
423
424         physfree = (u_long)&_end;
425         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
426                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
427         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
428                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
429         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
430         KERNend = physfree;
431
432         /* Allocate Kernel Page Tables */
433         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
434         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
435
436         /* Allocate Page Table Directory */
437 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
438         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
439         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
440 #endif
441         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
442
443         /*
444          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
445          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
446          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
447          * physical memory due to 1:1 mappings.
448          */
449         allocpages(1, &physfree);
450         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
451
452         /* vm86/bios stack */
453         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
454
455         /* pgtable + ext + IOPAGES */
456         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
457
458         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
459         for (a = 0; a < NKPT; a++)
460                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
461
462 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
463         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
464         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
465                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
466 #endif
467
468         /*
469          * Install recursive mapping for kernel page tables into
470          * itself.
471          */
472         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
473                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
474                     PG_RW;
475
476         /*
477          * Initialize page table pages mapping physical address zero
478          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
479          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
480          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
481          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
482          * kernel PDEs before we turn on paging.
483          *
484          * This and all other page table entries allow read and write
485          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
486          * access restrictions.
487          */
488         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
489         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
490         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
491
492         /* Map page table directory */
493 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
494         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
495 #endif
496         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
497
498         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
499         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
500
501         /* Map proc0kstack */
502         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
503         /* ISA hole already mapped */
504
505         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
506         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
507
508         /* Map page 0 into the vm86 page table */
509         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
510
511         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
512         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
513             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
514                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
515                     PG_M | PG_V;
516
517         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
518         ncr4 = 0;
519         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
520                 ncr4 |= CR4_PSE;
521                 pseflag = PG_PS;
522                 /*
523                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
524                  * page table pages are wasted.
525                  */
526                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
527                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
528                             PG_RW | PG_V;
529         }
530         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
531                 ncr4 |= CR4_PGE;
532                 pgeflag = PG_G;
533         }
534         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
535 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
536         ncr4 |= CR4_PAE;
537 #endif
538         if (ncr4 != 0)
539                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
540
541         /* Now enable paging */
542 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
543         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
544 #else
545         cr3 = (u_int)IdlePTD;
546 #endif
547         tramp_idleptd = cr3;
548         load_cr3(cr3);
549         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
550
551         /*
552          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
553          * linked to run.
554          */
555
556         /*
557          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
558          * to get some null pointer checks.
559          */
560         IdlePTD[0] = 0;
561         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
562 }
563
564 /*
565  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
566  *
567  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
568  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
569  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
570  */
571 void
572 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
573 {
574         vm_offset_t va;
575         pt_entry_t *pte, *unused;
576         struct pcpu *pc;
577         int i;
578
579         /*
580          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
581          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
582          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
583          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
584          * addresses to superpage mappings.
585          */
586         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
587
588         /*
589          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
590          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
591          * address space, because locore may not have mapped every physical
592          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
593          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
594          */
595         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
596
597         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
598
599         /*
600          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
601          */
602         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
603         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
604 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
605         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
606 #endif
607         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
608         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
609
610         /*
611          * Initialize the global pv list lock.
612          */
613         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
614
615         /*
616          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
617          * mapping of pages.
618          */
619 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
620         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
621
622         va = virtual_avail;
623         pte = vtopte(va);
624
625
626         /*
627          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
628          * during early boot.
629          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
630          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
631          */
632         pc = get_pcpu();
633         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
634         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
635         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
636         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
637
638         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
639
640         /*
641          * Crashdump maps.
642          */
643         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
644
645         /*
646          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
647          */
648         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
649
650         /*
651          * msgbufp is used to map the system message buffer.
652          */
653         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
654
655         /*
656          * KPTmap is used by pmap_kextract().
657          *
658          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
659          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
660          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
661          */
662         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
663
664         for (i = 0; i < NKPT; i++)
665                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
666
667         /*
668          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
669          * respectively.
670          */
671         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
672         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
673         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
674
675         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
676
677         virtual_avail = va;
678
679         /*
680          * Initialize the PAT MSR if present.
681          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
682          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
683          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
684          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
685          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
686          */
687         pmap_init_pat();
688 }
689
690 static void
691 pmap_init_reserved_pages(void)
692 {
693         struct pcpu *pc;
694         vm_offset_t pages;
695         int i;
696
697         CPU_FOREACH(i) {
698                 pc = pcpu_find(i);
699                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
700                     MTX_NEW);
701                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
702                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
703                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
704                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
705                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
706                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
707                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
708                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
709                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
710                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
711                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
712
713                 /*
714                  * Skip if the mappings have already been initialized,
715                  * i.e. this is the BSP.
716                  */
717                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
718                         continue;
719
720                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
721                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
722                 if (pages == 0)
723                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
724                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
725                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
726                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
727                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
728                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
729         }
730 }
731  
732 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
733
734 /*
735  * Setup the PAT MSR.
736  */
737 void
738 pmap_init_pat(void)
739 {
740         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
741         uint64_t pat_msr;
742         u_long cr0, cr4;
743         int i;
744
745         /* Set default PAT index table. */
746         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
747                 pat_table[i] = -1;
748         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
749         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
750         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
751         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
752         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
753         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
754
755         /*
756          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
757          * We assume that PAT support implies PGE.
758          */
759         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
760                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
761                         pat_index[i] = pat_table[i];
762                 pat_works = 0;
763                 return;
764         }
765
766         /*
767          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
768          * PAT entries.
769          *
770          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
771          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
772          * or Mode C Paging)
773          *
774          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
775          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
776          */
777         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
778             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
779                 pat_works = 0;
780
781         /* Initialize default PAT entries. */
782         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
783             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
784             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
785             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
786             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
787             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
788             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
789             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
790
791         if (pat_works) {
792                 /*
793                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
794                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
795                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
796                  */
797                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
798                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
799                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
800                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
801                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
802                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
803         } else {
804                 /*
805                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
806                  */
807                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
808                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
809                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
810         }
811
812         /* Disable PGE. */
813         cr4 = rcr4();
814         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
815
816         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
817         cr0 = rcr0();
818         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
819
820         /* Flushes caches and TLBs. */
821         wbinvd();
822         invltlb();
823
824         /* Update PAT and index table. */
825         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
826         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
827                 pat_index[i] = pat_table[i];
828
829         /* Flush caches and TLBs again. */
830         wbinvd();
831         invltlb();
832
833         /* Restore caches and PGE. */
834         load_cr0(cr0);
835         load_cr4(cr4);
836 }
837
838 /*
839  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
840  */
841 void
842 pmap_page_init(vm_page_t m)
843 {
844
845         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
846         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
847 }
848
849 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
850 static void *
851 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
852     int wait)
853 {
854
855         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
856         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
857         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
858             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
859 }
860 #endif
861
862 /*
863  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
864  * Requirements:
865  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
866  *    are ever set, PG_V in particular.
867  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
868  *    on PAE systems.  This should be ok.
869  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
870  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
871  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
872  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
873  */
874 static vm_offset_t
875 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
876 {
877         pt_entry_t *pte;
878         vm_offset_t va;
879
880         va = *head;
881         if (va == 0)
882                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
883         pte = vtopte(va);
884         *head = *pte;
885         if (*head & PG_V)
886                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
887         *pte = 0;
888         return (va);
889 }
890
891 static void
892 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
893 {
894         pt_entry_t *pte;
895
896         if (va & PG_V)
897                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
898         pte = vtopte(va);
899         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
900         *head = va;
901 }
902
903 static void
904 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
905 {
906         int i;
907         vm_offset_t va;
908
909         *head = 0;
910         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
911                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
912                 pmap_ptelist_free(head, va);
913         }
914 }
915
916
917 /*
918  *      Initialize the pmap module.
919  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
920  *      system needs to map virtual memory.
921  */
922 void
923 pmap_init(void)
924 {
925         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
926         vm_page_t mpte;
927         vm_size_t s;
928         int i, pv_npg;
929
930         /*
931          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
932          * page table pages.
933          */ 
934         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
935         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
936                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
937                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
938                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
939                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
940                 mpte->pindex = i + KPTDI;
941                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
942                 mpte->wire_count = 1;
943                 if (pseflag != 0 &&
944                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
945                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
946                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
947         }
948         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
949         vm_wire_add(NKPT);
950
951         /*
952          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
953          * high water mark so that the system can recover from excessive
954          * numbers of pv entries.
955          */
956         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
957         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
958         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
959         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
960         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
961
962         /*
963          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
964          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
965          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
966          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
967          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
968          * include at least one feature that is only supported by older Intel
969          * or newer AMD processors.
970          */
971         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
972             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
973             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
974             AMDID2_FMA4)) == 0)
975                 workaround_erratum383 = 1;
976
977         /*
978          * Are large page mappings supported and enabled?
979          */
980         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
981         if (pseflag == 0)
982                 pg_ps_enabled = 0;
983         else if (pg_ps_enabled) {
984                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
985                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
986                 pagesizes[1] = NBPDR;
987         }
988
989         /*
990          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
991          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
992          */
993         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
994             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
995
996         /*
997          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
998          */
999         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1000         s = round_page(s);
1001         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1002         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1003                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1004
1005         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1006         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1007         if (pv_chunkbase == NULL)
1008                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1009         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1010 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1011         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1012             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1013             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1014         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1015 #endif
1016
1017         pmap_initialized = 1;
1018         pmap_init_trm();
1019
1020         if (!bootverbose)
1021                 return;
1022         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1023                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1024                 if (ppim->va == 0)
1025                         continue;
1026                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1027                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1028         }
1029
1030 }
1031
1032
1033 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1034         "Max number of PV entries");
1035 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1036         "Page share factor per proc");
1037
1038 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1039     "2/4MB page mapping counters");
1040
1041 static u_long pmap_pde_demotions;
1042 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1043     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1044
1045 static u_long pmap_pde_mappings;
1046 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1047     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1048
1049 static u_long pmap_pde_p_failures;
1050 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1051     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1052
1053 static u_long pmap_pde_promotions;
1054 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1055     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1056
1057 /***************************************************
1058  * Low level helper routines.....
1059  ***************************************************/
1060
1061 boolean_t
1062 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1063 {
1064
1065         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1066             pat_index[(int)mode] >= 0);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1071  * caching mode.
1072  */
1073 int
1074 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1075 {
1076         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1077
1078         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1079                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1080
1081         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1082         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1083
1084         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1085         pat_idx = pat_index[mode];
1086
1087         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1088         cache_bits = 0;
1089         if (pat_idx & 0x4)
1090                 cache_bits |= pat_flag;
1091         if (pat_idx & 0x2)
1092                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1093         if (pat_idx & 0x1)
1094                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1095         return (cache_bits);
1096 }
1097
1098 bool
1099 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1100 {
1101
1102         return (pg_ps_enabled);
1103 }
1104
1105 /*
1106  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1107  */
1108 static void
1109 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1110 {
1111         pd_entry_t *pde;
1112
1113         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1114         pde_store(pde, newpde);
1115 }
1116
1117 /*
1118  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1119  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1120  * calling processor's TLB is affected.
1121  *
1122  * The calling thread must be pinned to a processor.
1123  */
1124 static void
1125 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1126 {
1127
1128         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1129                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1130                 invlpg(va);
1131         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1132                 /*
1133                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1134                  * because there are too many to flush individually.
1135                  */
1136                 invltlb();
1137 }
1138
1139 void
1140 invltlb_glob(void)
1141 {
1142
1143         invltlb();
1144 }
1145
1146
1147 #ifdef SMP
1148 /*
1149  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1150  *
1151  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1152  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1153  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1154  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1155  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1156  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1157  * one of the following functions but before a store updating the page
1158  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1159  * processor before its pm_active field is checked but due to
1160  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1161  * pmap as inactive on the other processor.
1162  * 
1163  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1164  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1165  * processor.
1166  */
1167 void
1168 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1169 {
1170         cpuset_t *mask, other_cpus;
1171         u_int cpuid;
1172
1173         sched_pin();
1174         if (pmap == kernel_pmap) {
1175                 invlpg(va);
1176                 mask = &all_cpus;
1177         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1178                 mask = &all_cpus;
1179         } else {
1180                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1181                 other_cpus = all_cpus;
1182                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1183                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1184                 mask = &other_cpus;
1185         }
1186         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1187         sched_unpin();
1188 }
1189
1190 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1191 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1192
1193 void
1194 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1195 {
1196         cpuset_t *mask, other_cpus;
1197         vm_offset_t addr;
1198         u_int cpuid;
1199
1200         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1201                 pmap_invalidate_all(pmap);
1202                 return;
1203         }
1204
1205         sched_pin();
1206         if (pmap == kernel_pmap) {
1207                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1208                         invlpg(addr);
1209                 mask = &all_cpus;
1210         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1211                 mask = &all_cpus;
1212         } else {
1213                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1214                 other_cpus = all_cpus;
1215                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1216                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1217                 mask = &other_cpus;
1218         }
1219         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1220         sched_unpin();
1221 }
1222
1223 void
1224 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1225 {
1226         cpuset_t *mask, other_cpus;
1227         u_int cpuid;
1228
1229         sched_pin();
1230         if (pmap == kernel_pmap) {
1231                 invltlb();
1232                 mask = &all_cpus;
1233         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1234                 mask = &all_cpus;
1235         } else {
1236                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1237                 other_cpus = all_cpus;
1238                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1239                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1240                 mask = &other_cpus;
1241         }
1242         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1243         sched_unpin();
1244 }
1245
1246 void
1247 pmap_invalidate_cache(void)
1248 {
1249
1250         sched_pin();
1251         wbinvd();
1252         smp_cache_flush();
1253         sched_unpin();
1254 }
1255
1256 struct pde_action {
1257         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1258         vm_offset_t va;
1259         pd_entry_t *pde;
1260         pd_entry_t newpde;
1261         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1262 };
1263
1264 static void
1265 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1266 {
1267         struct pde_action *act = arg;
1268         pd_entry_t *pde;
1269
1270         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1271                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1272                 pde_store(pde, act->newpde);
1273         }
1274 }
1275
1276 static void
1277 pmap_update_pde_user(void *arg)
1278 {
1279         struct pde_action *act = arg;
1280
1281         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1282                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1283 }
1284
1285 static void
1286 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1287 {
1288         struct pde_action *act = arg;
1289
1290         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1291                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1292 }
1293
1294 /*
1295  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1296  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1297  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1298  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1299  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1300  * hardware error.
1301  */
1302 static void
1303 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1304 {
1305         struct pde_action act;
1306         cpuset_t active, other_cpus;
1307         u_int cpuid;
1308
1309         sched_pin();
1310         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1311         other_cpus = all_cpus;
1312         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1313         if (pmap == kernel_pmap)
1314                 active = all_cpus;
1315         else
1316                 active = pmap->pm_active;
1317         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1318                 act.store = cpuid;
1319                 act.invalidate = active;
1320                 act.va = va;
1321                 act.pde = pde;
1322                 act.newpde = newpde;
1323                 CPU_SET(cpuid, &active);
1324                 smp_rendezvous_cpus(active,
1325                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1326                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1327                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1328         } else {
1329                 if (pmap == kernel_pmap)
1330                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1331                 else
1332                         pde_store(pde, newpde);
1333                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1334                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1335         }
1336         sched_unpin();
1337 }
1338 #else /* !SMP */
1339 /*
1340  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1341  * We inline these within pmap.c for speed.
1342  */
1343 PMAP_INLINE void
1344 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1345 {
1346
1347         if (pmap == kernel_pmap)
1348                 invlpg(va);
1349 }
1350
1351 PMAP_INLINE void
1352 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1353 {
1354         vm_offset_t addr;
1355
1356         if (pmap == kernel_pmap)
1357                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1358                         invlpg(addr);
1359 }
1360
1361 PMAP_INLINE void
1362 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1363 {
1364
1365         if (pmap == kernel_pmap)
1366                 invltlb();
1367 }
1368
1369 PMAP_INLINE void
1370 pmap_invalidate_cache(void)
1371 {
1372
1373         wbinvd();
1374 }
1375
1376 static void
1377 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1378 {
1379
1380         if (pmap == kernel_pmap)
1381                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1382         else
1383                 pde_store(pde, newpde);
1384         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1385                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1386 }
1387 #endif /* !SMP */
1388
1389 static void
1390 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1391 {
1392
1393         /*
1394          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1395          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1396          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1397          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1398          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1399          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1400          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1401          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1402          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1403          */
1404         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1405                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1406         else
1407                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1408 }
1409
1410 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1411
1412 void
1413 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1414 {
1415
1416         if (force) {
1417                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1418         } else {
1419                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1420                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1421                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1422                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1423         }
1424
1425         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1426                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1427         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1428             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1429 #ifdef DEV_APIC
1430                 /*
1431                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1432                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1433                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1434                  * don't need to flush for that range anyway.
1435                  */
1436                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1437                         return;
1438 #endif
1439                 /*
1440                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1441                  * instruction to insure that previous stores are
1442                  * included in the write-back.  The processor
1443                  * propagates flush to other processors in the cache
1444                  * coherence domain.
1445                  */
1446                 sfence();
1447                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1448                         clflushopt(sva);
1449                 sfence();
1450         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1451             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1452 #ifdef DEV_APIC
1453                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1454                         return;
1455 #endif
1456                 /*
1457                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1458                  */
1459                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1460                         mfence();
1461                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1462                         clflush(sva);
1463                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1464                         mfence();
1465         } else {
1466
1467                 /*
1468                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1469                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1470                  * Globally invalidate cache.
1471                  */
1472                 pmap_invalidate_cache();
1473         }
1474 }
1475
1476 void
1477 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1478 {
1479         int i;
1480
1481         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1482             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1483                 pmap_invalidate_cache();
1484         } else {
1485                 for (i = 0; i < count; i++)
1486                         pmap_flush_page(pages[i]);
1487         }
1488 }
1489
1490 /*
1491  * Are we current address space or kernel?
1492  */
1493 static __inline int
1494 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1495 {
1496
1497         return (pmap == kernel_pmap);
1498 }
1499
1500 /*
1501  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1502  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1503  */
1504 pt_entry_t *
1505 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1506 {
1507         pd_entry_t newpf;
1508         pd_entry_t *pde;
1509
1510         pde = pmap_pde(pmap, va);
1511         if (*pde & PG_PS)
1512                 return (pde);
1513         if (*pde != 0) {
1514                 /* are we current address space or kernel? */
1515                 if (pmap_is_current(pmap))
1516                         return (vtopte(va));
1517                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1518                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1519                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1520                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1521                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1522                 }
1523                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1524         }
1525         return (NULL);
1526 }
1527
1528 /*
1529  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1530  * being NULL.
1531  */
1532 static __inline void
1533 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1534 {
1535
1536         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1537                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1538 }
1539
1540 /*
1541  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1542  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1543  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1544  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1545  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1546  */
1547 static __inline void
1548 invlcaddr(void *caddr)
1549 {
1550
1551         invlpg((u_int)caddr);
1552 }
1553
1554 /*
1555  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1556  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1557  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1558  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1559  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1560  *
1561  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1562  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1563  */
1564 static pt_entry_t *
1565 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1566 {
1567         pd_entry_t newpf;
1568         pd_entry_t *pde;
1569
1570         pde = pmap_pde(pmap, va);
1571         if (*pde & PG_PS)
1572                 return (pde);
1573         if (*pde != 0) {
1574                 /* are we current address space or kernel? */
1575                 if (pmap_is_current(pmap))
1576                         return (vtopte(va));
1577                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1578                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1579                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1580                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1581                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1582 #ifdef SMP
1583                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1584 #endif
1585                         invlcaddr(PADDR1);
1586                         PMAP1changed++;
1587                 } else
1588 #ifdef SMP
1589                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1590                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1591                         invlcaddr(PADDR1);
1592                         PMAP1changedcpu++;
1593                 } else
1594 #endif
1595                         PMAP1unchanged++;
1596                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1597         }
1598         return (0);
1599 }
1600
1601 static pt_entry_t *
1602 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1603 {
1604         pd_entry_t newpf;
1605         pd_entry_t *pde;
1606
1607         pde = pmap_pde(pmap, va);
1608         if (*pde & PG_PS)
1609                 return (pde);
1610         if (*pde != 0) {
1611                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1612                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1613                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1614                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1615                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1616 #ifdef SMP
1617                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1618 #endif
1619                         invlcaddr(PADDR3);
1620                         PMAP1changed++;
1621                 } else
1622 #ifdef SMP
1623                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1624                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1625                         invlcaddr(PADDR3);
1626                         PMAP1changedcpu++;
1627                 } else
1628 #endif
1629                         PMAP1unchanged++;
1630                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1631         }
1632         return (0);
1633 }
1634
1635 static pt_entry_t
1636 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1637 {
1638         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1639
1640         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1641         pde &= PG_FRAME;
1642         critical_enter();
1643         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1644         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1645                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1646                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1647         }
1648         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1649             (NPTEPG - 1));
1650         pte = *ptep;
1651         critical_exit();
1652         return (pte);
1653 }
1654
1655 /*
1656  *      Routine:        pmap_extract
1657  *      Function:
1658  *              Extract the physical page address associated
1659  *              with the given map/virtual_address pair.
1660  */
1661 vm_paddr_t 
1662 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1663 {
1664         vm_paddr_t rtval;
1665         pt_entry_t pte;
1666         pd_entry_t pde;
1667
1668         rtval = 0;
1669         PMAP_LOCK(pmap);
1670         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1671         if (pde != 0) {
1672                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1673                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1674                 else {
1675                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1676                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1677                 }
1678         }
1679         PMAP_UNLOCK(pmap);
1680         return (rtval);
1681 }
1682
1683 /*
1684  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1685  *      Function:
1686  *              Atomically extract and hold the physical page
1687  *              with the given pmap and virtual address pair
1688  *              if that mapping permits the given protection.
1689  */
1690 vm_page_t
1691 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1692 {
1693         pd_entry_t pde;
1694         pt_entry_t pte;
1695         vm_page_t m;
1696         vm_paddr_t pa;
1697
1698         pa = 0;
1699         m = NULL;
1700         PMAP_LOCK(pmap);
1701 retry:
1702         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1703         if (pde != 0) {
1704                 if (pde & PG_PS) {
1705                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1706                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1707                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1708                                         goto retry;
1709                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1710                         }
1711                 } else {
1712                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1713                         if (pte != 0 &&
1714                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1715                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1716                                     &pa))
1717                                         goto retry;
1718                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1719                         }
1720                 }
1721                 if (m != NULL)
1722                         vm_page_hold(m);
1723         }
1724         PA_UNLOCK_COND(pa);
1725         PMAP_UNLOCK(pmap);
1726         return (m);
1727 }
1728
1729 /***************************************************
1730  * Low level mapping routines.....
1731  ***************************************************/
1732
1733 /*
1734  * Add a wired page to the kva.
1735  * Note: not SMP coherent.
1736  *
1737  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1738  */
1739 PMAP_INLINE void 
1740 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1741 {
1742         pt_entry_t *pte;
1743
1744         pte = vtopte(va);
1745         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1746 }
1747
1748 static __inline void
1749 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1750 {
1751         pt_entry_t *pte;
1752
1753         pte = vtopte(va);
1754         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1755             mode, 0));
1756 }
1757
1758 /*
1759  * Remove a page from the kernel pagetables.
1760  * Note: not SMP coherent.
1761  *
1762  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1763  */
1764 PMAP_INLINE void
1765 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1766 {
1767         pt_entry_t *pte;
1768
1769         pte = vtopte(va);
1770         pte_clear(pte);
1771 }
1772
1773 /*
1774  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1775  *      virtual address space.
1776  *
1777  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1778  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1779  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1780  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1781  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1782  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1783  *      region.
1784  */
1785 vm_offset_t
1786 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1787 {
1788         vm_offset_t va, sva;
1789         vm_paddr_t superpage_offset;
1790         pd_entry_t newpde;
1791
1792         va = *virt;
1793         /*
1794          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1795          * least one superpage mapping to be created?
1796          */ 
1797         superpage_offset = start & PDRMASK;
1798         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1799                 /*
1800                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1801                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1802                  */
1803                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1804                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1805                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1806                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1807         }
1808         sva = va;
1809         while (start < end) {
1810                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1811                     pseflag != 0) {
1812                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1813                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1814                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1815                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1816                         va += NBPDR;
1817                         start += NBPDR;
1818                 } else {
1819                         pmap_kenter(va, start);
1820                         va += PAGE_SIZE;
1821                         start += PAGE_SIZE;
1822                 }
1823         }
1824         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1825         *virt = va;
1826         return (sva);
1827 }
1828
1829
1830 /*
1831  * Add a list of wired pages to the kva
1832  * this routine is only used for temporary
1833  * kernel mappings that do not need to have
1834  * page modification or references recorded.
1835  * Note that old mappings are simply written
1836  * over.  The page *must* be wired.
1837  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1838  */
1839 void
1840 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1841 {
1842         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1843         vm_page_t m;
1844
1845         oldpte = 0;
1846         pte = vtopte(sva);
1847         endpte = pte + count;
1848         while (pte < endpte) {
1849                 m = *ma++;
1850                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1851                     m->md.pat_mode, 0);
1852                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1853                         oldpte |= *pte;
1854 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1855                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1856 #else
1857                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1858 #endif
1859                 }
1860                 pte++;
1861         }
1862         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1863                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1864                     PAGE_SIZE);
1865 }
1866
1867 /*
1868  * This routine tears out page mappings from the
1869  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1870  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1871  */
1872 void
1873 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1874 {
1875         vm_offset_t va;
1876
1877         va = sva;
1878         while (count-- > 0) {
1879                 pmap_kremove(va);
1880                 va += PAGE_SIZE;
1881         }
1882         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1883 }
1884
1885 /***************************************************
1886  * Page table page management routines.....
1887  ***************************************************/
1888 /*
1889  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1890  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1891  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1892  */
1893 static __inline void
1894 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1895     boolean_t set_PG_ZERO)
1896 {
1897
1898         if (set_PG_ZERO)
1899                 m->flags |= PG_ZERO;
1900         else
1901                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1902         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1903 }
1904
1905 /*
1906  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1907  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1908  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1909  * ordered by this virtual address range.
1910  */
1911 static __inline int
1912 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1913 {
1914
1915         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1916         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1917 }
1918
1919 /*
1920  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1921  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1922  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1923  * specified virtual address.
1924  */
1925 static __inline vm_page_t
1926 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1927 {
1928
1929         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1930         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1935  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1936  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1937  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1938  */
1939 static inline boolean_t
1940 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1941 {
1942
1943         --m->wire_count;
1944         if (m->wire_count == 0) {
1945                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1946                 return (TRUE);
1947         } else
1948                 return (FALSE);
1949 }
1950
1951 static void
1952 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1953 {
1954
1955         /*
1956          * unmap the page table page
1957          */
1958         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1959         --pmap->pm_stats.resident_count;
1960
1961         /*
1962          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1963          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1964          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1965          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1966          * shootdown is done.
1967          */
1968         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1969         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * After removing a page table entry, this routine is used to
1974  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1975  */
1976 static int
1977 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1978 {
1979         pd_entry_t ptepde;
1980         vm_page_t mpte;
1981
1982         if (pmap == kernel_pmap)
1983                 return (0);
1984         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1985         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1986         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1987 }
1988
1989 /*
1990  * Initialize the pmap for the swapper process.
1991  */
1992 void
1993 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1994 {
1995
1996         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1997         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1998 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1999         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2000 #endif
2001         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2002         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2003         PCPU_SET(curpmap, pmap);
2004         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2005         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2010  * such as one in a vmspace structure.
2011  */
2012 int
2013 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2014 {
2015         vm_page_t m;
2016         int i;
2017
2018         /*
2019          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2020          * page directory table.
2021          */
2022         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2023                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2024                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2025                         return (0);
2026 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2027                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2028                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2029                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2030                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2031                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2032                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2033 #endif
2034                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2035         }
2036         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2037             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2038
2039         /*
2040          * allocate the page directory page(s)
2041          */
2042         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2043                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2044                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2045                 if (m == NULL) {
2046                         vm_wait(NULL);
2047                 } else {
2048                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2049 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2050                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2051 #endif
2052                         i++;
2053                 }
2054         }
2055
2056         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2057
2058         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2059                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2060                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2061
2062         /* Install the trampoline mapping. */
2063         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2064
2065         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2066         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2067         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2068
2069         return (1);
2070 }
2071
2072 /*
2073  * this routine is called if the page table page is not
2074  * mapped correctly.
2075  */
2076 static vm_page_t
2077 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2078 {
2079         vm_paddr_t ptepa;
2080         vm_page_t m;
2081
2082         /*
2083          * Allocate a page table page.
2084          */
2085         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2086             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2087                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2088                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2089                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2090                         vm_wait(NULL);
2091                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2092                         PMAP_LOCK(pmap);
2093                 }
2094
2095                 /*
2096                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2097                  * page may have been allocated.
2098                  */
2099                 return (NULL);
2100         }
2101         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2102                 pmap_zero_page(m);
2103
2104         /*
2105          * Map the pagetable page into the process address space, if
2106          * it isn't already there.
2107          */
2108
2109         pmap->pm_stats.resident_count++;
2110
2111         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2112         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2113                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2114
2115         return (m);
2116 }
2117
2118 static vm_page_t
2119 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2120 {
2121         u_int ptepindex;
2122         pd_entry_t ptepa;
2123         vm_page_t m;
2124
2125         /*
2126          * Calculate pagetable page index
2127          */
2128         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2129 retry:
2130         /*
2131          * Get the page directory entry
2132          */
2133         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2134
2135         /*
2136          * This supports switching from a 4MB page to a
2137          * normal 4K page.
2138          */
2139         if (ptepa & PG_PS) {
2140                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2141                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2142         }
2143
2144         /*
2145          * If the page table page is mapped, we just increment the
2146          * hold count, and activate it.
2147          */
2148         if (ptepa) {
2149                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2150                 m->wire_count++;
2151         } else {
2152                 /*
2153                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2154                  * been deallocated. 
2155                  */
2156                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2157                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2158                         goto retry;
2159         }
2160         return (m);
2161 }
2162
2163
2164 /***************************************************
2165 * Pmap allocation/deallocation routines.
2166  ***************************************************/
2167
2168 /*
2169  * Release any resources held by the given physical map.
2170  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2171  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2172  */
2173 void
2174 pmap_release(pmap_t pmap)
2175 {
2176         vm_page_t m;
2177         int i;
2178
2179         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2180             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2181             pmap->pm_stats.resident_count));
2182         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2183             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2184         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2185             ("releasing active pmap %p", pmap));
2186
2187         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2188
2189         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2190                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2191 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2192                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2193                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2194 #endif
2195                 vm_page_unwire_noq(m);
2196                 vm_page_free(m);
2197         }
2198 }
2199
2200 static int
2201 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2202 {
2203         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2204
2205         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2206 }
2207 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2208     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2209
2210 static int
2211 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2212 {
2213         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2214
2215         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2216 }
2217 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2218     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2219
2220 /*
2221  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2222  */
2223 void
2224 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2225 {
2226         vm_paddr_t ptppaddr;
2227         vm_page_t nkpg;
2228         pd_entry_t newpdir;
2229
2230         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2231         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2232         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2233                 addr = kernel_map->max_offset;
2234         while (kernel_vm_end < addr) {
2235                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2236                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2237                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2238                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2239                                 break;
2240                         }
2241                         continue;
2242                 }
2243
2244                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2245                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2246                     VM_ALLOC_ZERO);
2247                 if (nkpg == NULL)
2248                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2249
2250                 nkpt++;
2251
2252                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2253                         pmap_zero_page(nkpg);
2254                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2255                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2256                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2257
2258                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2259                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2260                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2261                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2262                         break;
2263                 }
2264         }
2265 }
2266
2267
2268 /***************************************************
2269  * page management routines.
2270  ***************************************************/
2271
2272 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2273 CTASSERT(_NPCM == 11);
2274 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2275
2276 static __inline struct pv_chunk *
2277 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2278 {
2279
2280         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2281 }
2282
2283 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2284
2285 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2286 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2287
2288 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2289         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2290         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2291         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2292         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2293 };
2294
2295 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2296         "Current number of pv entries");
2297
2298 #ifdef PV_STATS
2299 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2300
2301 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2302         "Current number of pv entry chunks");
2303 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2304         "Current number of pv entry chunks allocated");
2305 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2306         "Current number of pv entry chunks frees");
2307 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2308         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2309
2310 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2311 static int pv_entry_spare;
2312
2313 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2314         "Current number of pv entry frees");
2315 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2316         "Current number of pv entry allocs");
2317 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2318         "Current number of spare pv entries");
2319 #endif
2320
2321 /*
2322  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2323  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2324  * another pv entry chunk.
2325  */
2326 static vm_page_t
2327 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2328 {
2329         struct pch newtail;
2330         struct pv_chunk *pc;
2331         struct md_page *pvh;
2332         pd_entry_t *pde;
2333         pmap_t pmap;
2334         pt_entry_t *pte, tpte;
2335         pv_entry_t pv;
2336         vm_offset_t va;
2337         vm_page_t m, m_pc;
2338         struct spglist free;
2339         uint32_t inuse;
2340         int bit, field, freed;
2341
2342         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2343         pmap = NULL;
2344         m_pc = NULL;
2345         SLIST_INIT(&free);
2346         TAILQ_INIT(&newtail);
2347         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2348             SLIST_EMPTY(&free))) {
2349                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2350                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2351                         if (pmap != NULL) {
2352                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2353                                 if (pmap != locked_pmap)
2354                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2355                         }
2356                         pmap = pc->pc_pmap;
2357                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2358                         if (pmap > locked_pmap)
2359                                 PMAP_LOCK(pmap);
2360                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2361                                 pmap = NULL;
2362                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2363                                 continue;
2364                         }
2365                 }
2366
2367                 /*
2368                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2369                  */
2370                 freed = 0;
2371                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2372                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2373                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2374                                 bit = bsfl(inuse);
2375                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2376                                 va = pv->pv_va;
2377                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2378                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2379                                         continue;
2380                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2381                                 tpte = *pte;
2382                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2383                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2384                                 pmap_pte_release(pte);
2385                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2386                                         continue;
2387                                 KASSERT(tpte != 0,
2388                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2389                                     pmap, va));
2390                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2391                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2392                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2393                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2394                                         vm_page_dirty(m);
2395                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2396                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2397                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2398                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2399                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2400                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2401                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2402                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2403                                                     PGA_WRITEABLE);
2404                                         }
2405                                 }
2406                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2407                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2408                                 freed++;
2409                         }
2410                 }
2411                 if (freed == 0) {
2412                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2413                         continue;
2414                 }
2415                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2416                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2417                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2418                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2419                 pv_entry_count -= freed;
2420                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2421                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2422                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2423                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2424                                     pc_list);
2425                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2426
2427                                 /*
2428                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2429                                  * sufficient.
2430                                  */
2431                                 if (pmap == locked_pmap)
2432                                         goto out;
2433                                 break;
2434                         }
2435                 if (field == _NPCM) {
2436                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2437                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2438                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2439                         /* Entire chunk is free; return it. */
2440                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2441                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2442                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2443                         break;
2444                 }
2445         }
2446 out:
2447         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2448         if (pmap != NULL) {
2449                 pmap_invalidate_all(pmap);
2450                 if (pmap != locked_pmap)
2451                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2452         }
2453         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2454                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2455                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2456                 /* Recycle a freed page table page. */
2457                 m_pc->wire_count = 1;
2458         }
2459         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2460         return (m_pc);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * free the pv_entry back to the free list
2465  */
2466 static void
2467 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2468 {
2469         struct pv_chunk *pc;
2470         int idx, field, bit;
2471
2472         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2473         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2474         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2475         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2476         pv_entry_count--;
2477         pc = pv_to_chunk(pv);
2478         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2479         field = idx / 32;
2480         bit = idx % 32;
2481         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2482         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2483                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2484                         /*
2485                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2486                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2487                          */
2488                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2489                             pc)) {
2490                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2491                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2492                                     pc_list);
2493                         }
2494                         return;
2495                 }
2496         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2497         free_pv_chunk(pc);
2498 }
2499
2500 static void
2501 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2502 {
2503         vm_page_t m;
2504
2505         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2506         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2507         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2508         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2509         /* entire chunk is free, return it */
2510         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2511         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2512         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2513         vm_page_free(m);
2514         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2515 }
2516
2517 /*
2518  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2519  * when needed.
2520  */
2521 static pv_entry_t
2522 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2523 {
2524         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2525         static struct timeval lastprint;
2526         int bit, field;
2527         pv_entry_t pv;
2528         struct pv_chunk *pc;
2529         vm_page_t m;
2530
2531         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2532         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2533         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2534         pv_entry_count++;
2535         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2536                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2537                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2538                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2539                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2540 retry:
2541         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2542         if (pc != NULL) {
2543                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2544                         if (pc->pc_map[field]) {
2545                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2546                                 break;
2547                         }
2548                 }
2549                 if (field < _NPCM) {
2550                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2551                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2552                         /* If this was the last item, move it to tail */
2553                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2554                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2555                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2556                                         return (pv);    /* not full, return */
2557                                 }
2558                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2559                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2560                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2561                         return (pv);
2562                 }
2563         }
2564         /*
2565          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2566          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2567          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2568          */
2569         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2570             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2571                 if (try) {
2572                         pv_entry_count--;
2573                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2574                         return (NULL);
2575                 }
2576                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2577                 if (m == NULL)
2578                         goto retry;
2579         }
2580         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2581         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2582         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2583         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2584         pc->pc_pmap = pmap;
2585         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2586         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2587                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2588         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2589         pv = &pc->pc_pventry[0];
2590         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2591         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2592         return (pv);
2593 }
2594
2595 static __inline pv_entry_t
2596 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2597 {
2598         pv_entry_t pv;
2599
2600         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2601         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2602                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2603                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2604                         break;
2605                 }
2606         }
2607         return (pv);
2608 }
2609
2610 static void
2611 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2612 {
2613         struct md_page *pvh;
2614         pv_entry_t pv;
2615         vm_offset_t va_last;
2616         vm_page_t m;
2617
2618         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2619         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2620             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2621
2622         /*
2623          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2624          * page's pv list.
2625          */
2626         pvh = pa_to_pvh(pa);
2627         va = trunc_4mpage(va);
2628         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2629         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2630         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2631         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2632         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2633         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2634         do {
2635                 m++;
2636                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2637                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2638                 va += PAGE_SIZE;
2639                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2640         } while (va < va_last);
2641 }
2642
2643 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2644 static void
2645 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2646 {
2647         struct md_page *pvh;
2648         pv_entry_t pv;
2649         vm_offset_t va_last;
2650         vm_page_t m;
2651
2652         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2653         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2654             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2655
2656         /*
2657          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2658          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2659          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2660          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2661          * removes one of the mappings that is being promoted.
2662          */
2663         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2664         va = trunc_4mpage(va);
2665         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2666         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2667         pvh = pa_to_pvh(pa);
2668         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2669         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2670         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2671         do {
2672                 m++;
2673                 va += PAGE_SIZE;
2674                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2675         } while (va < va_last);
2676 }
2677 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2678
2679 static void
2680 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2681 {
2682         pv_entry_t pv;
2683
2684         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2685         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2686         free_pv_entry(pmap, pv);
2687 }
2688
2689 static void
2690 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2691 {
2692         struct md_page *pvh;
2693
2694         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2695         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2696         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2697                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2698                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2699                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2700         }
2701 }
2702
2703 /*
2704  * Create a pv entry for page at pa for
2705  * (pmap, va).
2706  */
2707 static void
2708 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2709 {
2710         pv_entry_t pv;
2711
2712         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2713         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2714         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2715         pv->pv_va = va;
2716         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Conditionally create a pv entry.
2721  */
2722 static boolean_t
2723 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2724 {
2725         pv_entry_t pv;
2726
2727         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2728         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2729         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2730             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2731                 pv->pv_va = va;
2732                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2733                 return (TRUE);
2734         } else
2735                 return (FALSE);
2736 }
2737
2738 /*
2739  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2740  */
2741 static bool
2742 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2743 {
2744         struct md_page *pvh;
2745         pv_entry_t pv;
2746         bool noreclaim;
2747
2748         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2749         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2750         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2751             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2752                 return (false);
2753         pv->pv_va = va;
2754         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2755         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2756         return (true);
2757 }
2758
2759 /*
2760  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2761  */
2762 static void
2763 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2764 {
2765         pt_entry_t *pte;
2766
2767         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2768                 *pte = newpte;  
2769                 newpte += PAGE_SIZE;
2770         }
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2775  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2776  */
2777 static boolean_t
2778 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2779 {
2780         pd_entry_t newpde, oldpde;
2781         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2782         vm_paddr_t mptepa;
2783         vm_page_t mpte;
2784         struct spglist free;
2785         vm_offset_t sva;
2786
2787         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2788         oldpde = *pde;
2789         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2790             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2791         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2792             NULL) {
2793                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2794                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2795                     " is missing"));
2796
2797                 /*
2798                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2799                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2800                  * allocation of the new page table page fails.
2801                  */
2802                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2803                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2804                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2805                         SLIST_INIT(&free);
2806                         sva = trunc_4mpage(va);
2807                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2808                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2809                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2810                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2811                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2812                             " in pmap %p", va, pmap);
2813                         return (FALSE);
2814                 }
2815                 if (pmap != kernel_pmap)
2816                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2817         }
2818         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2819
2820         /*
2821          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2822          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2823          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2824          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2825          */
2826         if (pmap == kernel_pmap)
2827                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2828         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2829                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2830                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2831 #ifdef SMP
2832                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2833 #endif
2834                         invlcaddr(PADDR1);
2835                         PMAP1changed++;
2836                 } else
2837 #ifdef SMP
2838                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2839                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2840                         invlcaddr(PADDR1);
2841                         PMAP1changedcpu++;
2842                 } else
2843 #endif
2844                         PMAP1unchanged++;
2845                 firstpte = PADDR1;
2846         } else {
2847                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2848                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2849                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2850                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2851                 }
2852                 firstpte = PADDR2;
2853         }
2854         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2855         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2856             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2857         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2858             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2859         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2860         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2861                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2862
2863         /*
2864          * If the page table page is new, initialize it.
2865          */
2866         if (mpte->wire_count == 1) {
2867                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2868                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2869         }
2870         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2871             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2872             " addresses"));
2873
2874         /*
2875          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2876          * entries.
2877          */ 
2878         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2879                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2880         
2881         /*
2882          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2883          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2884          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2885          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2886          * the read above and the store below. 
2887          */
2888         if (workaround_erratum383)
2889                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2890         else if (pmap == kernel_pmap)
2891                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2892         else
2893                 pde_store(pde, newpde); 
2894         if (firstpte == PADDR2)
2895                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2896
2897         /*
2898          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2899          */
2900         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2901
2902         /*
2903          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2904          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2905          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2906          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2907          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2908          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2909          * the 2mpage to referencing the page table page.
2910          */
2911         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2912                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2913
2914         pmap_pde_demotions++;
2915         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2916             " in pmap %p", va, pmap);
2917         return (TRUE);
2918 }
2919
2920 /*
2921  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2922  */
2923 static void
2924 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2925 {
2926         pd_entry_t newpde;
2927         vm_paddr_t mptepa;
2928         vm_page_t mpte;
2929
2930         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2931         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2932         if (mpte == NULL)
2933                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2934
2935         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2936         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2937
2938         /*
2939          * Initialize the page table page.
2940          */
2941         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2942
2943         /*
2944          * Remove the mapping.
2945          */
2946         if (workaround_erratum383)
2947                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2948         else 
2949                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2950
2951         /*
2952          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2953          */
2954         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2955 }
2956
2957 /*
2958  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2959  */
2960 static void
2961 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2962     struct spglist *free)
2963 {
2964         struct md_page *pvh;
2965         pd_entry_t oldpde;
2966         vm_offset_t eva, va;
2967         vm_page_t m, mpte;
2968
2969         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2970         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2971             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2972         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2973         if (oldpde & PG_W)
2974                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2975
2976         /*
2977          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2978          * PG_G.
2979          */
2980         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2981                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2982
2983         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2984         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2985                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2986                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2987                 eva = sva + NBPDR;
2988                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2989                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2990                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2991                                 vm_page_dirty(m);
2992                         if (oldpde & PG_A)
2993                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2994                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2995                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2996                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2997                 }
2998         }
2999         if (pmap == kernel_pmap) {
3000                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3001         } else {
3002                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3003                 if (mpte != NULL) {
3004                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3005                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3006                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3007                         mpte->wire_count = 0;
3008                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3009                 }
3010         }
3011 }
3012
3013 /*
3014  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3015  */
3016 static int
3017 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3018     struct spglist *free)
3019 {
3020         pt_entry_t oldpte;
3021         vm_page_t m;
3022
3023         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3024         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3025         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3026         KASSERT(oldpte != 0,
3027             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3028         if (oldpte & PG_W)
3029                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3030         /*
3031          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3032          * PG_G.
3033          */
3034         if (oldpte & PG_G)
3035                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3036         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3037         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3038                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3039                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3040                         vm_page_dirty(m);
3041                 if (oldpte & PG_A)
3042                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3043                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3044         }
3045         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Remove a single page from a process address space
3050  */
3051 static void
3052 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3053 {
3054         pt_entry_t *pte;
3055
3056         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3057         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3058         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3059         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3060                 return;
3061         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3062         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3063 }
3064
3065 /*
3066  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3067  */
3068 static bool
3069 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3070     struct spglist *free)
3071 {
3072         pt_entry_t *pte;
3073         bool anyvalid;
3074
3075         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3076         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3077         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3078         anyvalid = false;
3079         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3080             sva += PAGE_SIZE) {
3081                 if (*pte == 0)
3082                         continue;
3083
3084                 /*
3085                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3086                  * pmap_remove_pte().
3087                  */
3088                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3089                         anyvalid = true;
3090
3091                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3092                         break;
3093         }
3094         return (anyvalid);
3095 }
3096
3097 /*
3098  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3099  *
3100  *      It is assumed that the start and end are properly
3101  *      rounded to the page size.
3102  */
3103 void
3104 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3105 {
3106         vm_offset_t pdnxt;
3107         pd_entry_t ptpaddr;
3108         struct spglist free;
3109         int anyvalid;
3110
3111         /*
3112          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3113          */
3114         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3115                 return;
3116
3117         anyvalid = 0;
3118         SLIST_INIT(&free);
3119
3120         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3121         sched_pin();
3122         PMAP_LOCK(pmap);
3123
3124         /*
3125          * special handling of removing one page.  a very
3126          * common operation and easy to short circuit some
3127          * code.
3128          */
3129         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3130             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3131                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3132                 goto out;
3133         }
3134
3135         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3136                 u_int pdirindex;
3137
3138                 /*
3139                  * Calculate index for next page table.
3140                  */
3141                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3142                 if (pdnxt < sva)
3143                         pdnxt = eva;
3144                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3145                         break;
3146
3147                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3148                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3149
3150                 /*
3151                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3152                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3153                  */
3154                 if (ptpaddr == 0)
3155                         continue;
3156
3157                 /*
3158                  * Check for large page.
3159                  */
3160                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3161                         /*
3162                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3163                          * demote the mapping and fall through.
3164                          */
3165                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3166                                 /*
3167                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3168                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3169                                  */
3170                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3171                                         anyvalid = 1;
3172                                 pmap_remove_pde(pmap,
3173                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3174                                 continue;
3175                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3176                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3177                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3178                                 continue;
3179                         }
3180                 }
3181
3182                 /*
3183                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3184                  * by the current page table page, or to the end of the
3185                  * range being removed.
3186                  */
3187                 if (pdnxt > eva)
3188                         pdnxt = eva;
3189
3190                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3191                         anyvalid = 1;
3192         }
3193 out:
3194         sched_unpin();
3195         if (anyvalid)
3196                 pmap_invalidate_all(pmap);
3197         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3198         PMAP_UNLOCK(pmap);
3199         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3200 }
3201
3202 /*
3203  *      Routine:        pmap_remove_all
3204  *      Function:
3205  *              Removes this physical page from
3206  *              all physical maps in which it resides.
3207  *              Reflects back modify bits to the pager.
3208  *
3209  *      Notes:
3210  *              Original versions of this routine were very
3211  *              inefficient because they iteratively called
3212  *              pmap_remove (slow...)
3213  */
3214
3215 void
3216 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3217 {
3218         struct md_page *pvh;
3219         pv_entry_t pv;
3220         pmap_t pmap;
3221         pt_entry_t *pte, tpte;
3222         pd_entry_t *pde;
3223         vm_offset_t va;
3224         struct spglist free;
3225
3226         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3227             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3228         SLIST_INIT(&free);
3229         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3230         sched_pin();
3231         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3232                 goto small_mappings;
3233         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3234         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3235                 va = pv->pv_va;
3236                 pmap = PV_PMAP(pv);
3237                 PMAP_LOCK(pmap);
3238                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3239                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3240                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3241         }
3242 small_mappings:
3243         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3244                 pmap = PV_PMAP(pv);
3245                 PMAP_LOCK(pmap);
3246                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3247                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3248                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3249                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3250                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3251                 tpte = pte_load_clear(pte);
3252                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3253                     pmap, pv->pv_va));
3254                 if (tpte & PG_W)
3255                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3256                 if (tpte & PG_A)
3257                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3258
3259                 /*
3260                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3261                  */
3262                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3263                         vm_page_dirty(m);
3264                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3265                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3266                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3267                 free_pv_entry(pmap, pv);
3268                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3269         }
3270         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3271         sched_unpin();
3272         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3273         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3274 }
3275
3276 /*
3277  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3278  */
3279 static boolean_t
3280 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3281 {
3282         pd_entry_t newpde, oldpde;
3283         vm_offset_t eva, va;
3284         vm_page_t m;
3285         boolean_t anychanged;
3286
3287         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3288         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3289             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3290         anychanged = FALSE;
3291 retry:
3292         oldpde = newpde = *pde;
3293         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3294             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3295                 eva = sva + NBPDR;
3296                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3297                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3298                         vm_page_dirty(m);
3299         }
3300         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3301                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3302 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3303         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3304                 newpde |= pg_nx;
3305 #endif
3306         if (newpde != oldpde) {
3307                 /*
3308                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3309                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3310                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3311                  */
3312                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3313                         goto retry;
3314                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3315                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3316                 else
3317                         anychanged = TRUE;
3318         }
3319         return (anychanged);
3320 }
3321
3322 /*
3323  *      Set the physical protection on the
3324  *      specified range of this map as requested.
3325  */
3326 void
3327 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3328 {
3329         vm_offset_t pdnxt;
3330         pd_entry_t ptpaddr;
3331         pt_entry_t *pte;
3332         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3333
3334         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3335         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3336                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3337                 return;
3338         }
3339
3340 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3341         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3342             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3343                 return;
3344 #else
3345         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3346                 return;
3347 #endif
3348
3349         if (pmap_is_current(pmap))
3350                 pv_lists_locked = FALSE;
3351         else {
3352                 pv_lists_locked = TRUE;
3353 resume:
3354                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3355                 sched_pin();
3356         }
3357         anychanged = FALSE;
3358
3359         PMAP_LOCK(pmap);
3360         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3361                 pt_entry_t obits, pbits;
3362                 u_int pdirindex;
3363
3364                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3365                 if (pdnxt < sva)
3366                         pdnxt = eva;
3367
3368                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3369                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3370
3371                 /*
3372                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3373                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3374                  */
3375                 if (ptpaddr == 0)
3376                         continue;
3377
3378                 /*
3379                  * Check for large page.
3380                  */
3381                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3382                         /*
3383                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3384                          * demote the mapping and fall through.
3385                          */
3386                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3387                                 /*
3388                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3389                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3390                                  */
3391                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3392                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3393                                         anychanged = TRUE;
3394                                 continue;
3395                         } else {
3396                                 if (!pv_lists_locked) {
3397                                         pv_lists_locked = TRUE;
3398                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3399                                                 if (anychanged)
3400                                                         pmap_invalidate_all(
3401                                                             pmap);
3402                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3403                                                 goto resume;
3404                                         }
3405                                         sched_pin();
3406                                 }
3407                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3408                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3409                                         /*
3410                                          * The large page mapping was
3411                                          * destroyed.
3412                                          */
3413                                         continue;
3414                                 }
3415                         }
3416                 }
3417
3418                 if (pdnxt > eva)
3419                         pdnxt = eva;
3420
3421                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3422                     sva += PAGE_SIZE) {
3423                         vm_page_t m;
3424
3425 retry:
3426                         /*
3427                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3428                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3429                          * significant 32 bits.
3430                          */
3431                         obits = pbits = *pte;
3432                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3433                                 continue;
3434
3435                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3436                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3437                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3438                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3439                                         vm_page_dirty(m);
3440                                 }
3441                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3442                         }
3443 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3444                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3445                                 pbits |= pg_nx;
3446 #endif
3447
3448                         if (pbits != obits) {
3449 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3450                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3451                                         goto retry;
3452 #else
3453                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3454                                     pbits))
3455                                         goto retry;
3456 #endif
3457                                 if (obits & PG_G)
3458                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3459                                 else
3460                                         anychanged = TRUE;
3461                         }
3462                 }
3463         }
3464         if (anychanged)
3465                 pmap_invalidate_all(pmap);
3466         if (pv_lists_locked) {
3467                 sched_unpin();
3468                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3469         }
3470         PMAP_UNLOCK(pmap);
3471 }
3472
3473 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3474 /*
3475  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3476  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3477  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3478  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3479  * mappings must have identical characteristics.
3480  *
3481  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3482  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3483  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3484  * pmap.
3485  */
3486 static void
3487 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3488 {
3489         pd_entry_t newpde;
3490         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3491         vm_offset_t oldpteva;
3492         vm_page_t mpte;
3493
3494         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3495
3496         /*
3497          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3498          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3499          * within a 2- or 4MB page.
3500          */
3501         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3502 setpde:
3503         newpde = *firstpte;
3504         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3505                 pmap_pde_p_failures++;
3506                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3507                     " in pmap %p", va, pmap);
3508                 return;
3509         }
3510         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3511                 pmap_pde_p_failures++;
3512                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3513                     " in pmap %p", va, pmap);
3514                 return;
3515         }
3516         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3517                 /*
3518                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3519                  * a TLB invalidation.
3520                  */
3521                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3522                     ~PG_RW))  
3523                         goto setpde;
3524                 newpde &= ~PG_RW;
3525         }
3526
3527         /* 
3528          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3529          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3530          * characteristics to the first PTE.
3531          */
3532         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3533         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3534 setpte:
3535                 oldpte = *pte;
3536                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3537                         pmap_pde_p_failures++;
3538                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3539                             " in pmap %p", va, pmap);
3540                         return;
3541                 }
3542                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3543                         /*
3544                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3545                          * without a TLB invalidation.
3546                          */
3547                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3548                             oldpte & ~PG_RW))
3549                                 goto setpte;
3550                         oldpte &= ~PG_RW;
3551                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3552                             (va & ~PDRMASK);
3553                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3554                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3555                 }
3556                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3557                         pmap_pde_p_failures++;
3558                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3559                             " in pmap %p", va, pmap);
3560                         return;
3561                 }
3562                 pa -= PAGE_SIZE;
3563         }
3564
3565         /*
3566          * Save the page table page in its current state until the PDE
3567          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3568          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3569          */
3570         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3571         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3572             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3573             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3574         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3575             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3576         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3577                 pmap_pde_p_failures++;
3578                 CTR2(KTR_PMAP,
3579                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3580                     pmap);
3581                 return;
3582         }
3583
3584         /*
3585          * Promote the pv entries.
3586          */
3587         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3588                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3589
3590         /*
3591          * Propagate the PAT index to its proper position.
3592          */
3593         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3594                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3595
3596         /*
3597          * Map the superpage.
3598          */
3599         if (workaround_erratum383)
3600                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3601         else if (pmap == kernel_pmap)
3602                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3603         else
3604                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3605
3606         pmap_pde_promotions++;
3607         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3608             " in pmap %p", va, pmap);
3609 }
3610 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3611
3612 /*
3613  *      Insert the given physical page (p) at
3614  *      the specified virtual address (v) in the
3615  *      target physical map with the protection requested.
3616  *
3617  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3618  *      that the related pte can not be reclaimed.
3619  *
3620  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3621  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3622  *      insert this page into the given map NOW.
3623  */
3624 int
3625 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3626     u_int flags, int8_t psind)
3627 {
3628         pd_entry_t *pde;
3629         pt_entry_t *pte;
3630         pt_entry_t newpte, origpte;
3631         pv_entry_t pv;
3632         vm_paddr_t opa, pa;
3633         vm_page_t mpte, om;
3634         int rv;
3635
3636         va = trunc_page(va);
3637         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3638             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3639             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3640         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3641             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3642             va));
3643         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3644             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3645             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3646         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3647                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3648         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3649             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3650         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3651         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3652         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3653                 newpte |= PG_M;
3654         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3655                 newpte |= PG_RW;
3656         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3657             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3658 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3659         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3660                 newpte |= pg_nx;
3661 #endif
3662         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3663                 newpte |= PG_W;
3664         if (pmap != kernel_pmap)
3665                 newpte |= PG_U;
3666         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3667         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3668                 newpte |= PG_MANAGED;
3669
3670         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3671         PMAP_LOCK(pmap);
3672         sched_pin();
3673         if (psind == 1) {
3674                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3675                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3676                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3677                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3678                 goto out;
3679         }
3680
3681         pde = pmap_pde(pmap, va);
3682         if (pmap != kernel_pmap) {
3683                 /*
3684                  * va is for UVA.
3685                  * In the case that a page table page is not resident,
3686                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3687                  * demotion.
3688                  */
3689                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3690                 if (mpte == NULL) {
3691                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3692                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3693                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3694                         goto out;
3695                 }
3696         } else {
3697                 /*
3698                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3699                  * to install a page table page.  PG_V is also
3700                  * asserted by pmap_demote_pde().
3701                  */
3702                 mpte = NULL;
3703                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3704                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3705                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3706                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3707                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3708         }
3709         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3710
3711         /*
3712          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3713          * happen.  We should have either allocated the page table
3714          * page or demoted the existing mapping above.
3715          */
3716         if (pte == NULL) {
3717                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3718                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3719         }
3720
3721         origpte = *pte;
3722         pv = NULL;
3723
3724         /*
3725          * Is the specified virtual address already mapped?
3726          */
3727         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3728                 /*
3729                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3730                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3731                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3732                  * the PT page will be also.
3733                  */
3734                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3735                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3736                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3737                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3738
3739                 /*
3740                  * Remove the extra PT page reference.
3741                  */
3742                 if (mpte != NULL) {
3743                         mpte->wire_count--;
3744                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3745                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3746                              " va: 0x%x", va));
3747                 }
3748
3749                 /*
3750                  * Has the physical page changed?
3751                  */
3752                 opa = origpte & PG_FRAME;
3753                 if (opa == pa) {
3754                         /*
3755                          * No, might be a protection or wiring change.
3756                          */
3757                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3758                             (newpte & PG_RW) != 0)
3759                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3760                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3761                                 goto unchanged;
3762                         goto validate;
3763                 }
3764
3765                 /*
3766                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3767                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3768                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3769                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3770                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3771                  * avoiding an allocation.
3772                  *
3773                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3774                  */
3775                 origpte = pte_load_clear(pte);
3776                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3777                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3778                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3779                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3780
3781                         /*
3782                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3783                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3784                          * pmap_ts_referenced().
3785                          */
3786                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3787                                 vm_page_dirty(om);
3788                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3789                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3790                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3791                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3792                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3793                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3794                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3795                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3796                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3797                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3798                 }
3799                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3800                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3801                 origpte = 0;
3802         } else {
3803                 /*
3804                  * Increment the counters.
3805                  */
3806                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3807                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3808                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3809         }
3810
3811         /*
3812          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3813          */
3814         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3815                 if (pv == NULL) {
3816                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3817                         pv->pv_va = va;
3818                 }
3819                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3820                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3821                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3822         }
3823
3824         /*
3825          * Update the PTE.
3826          */
3827         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3828 validate:
3829                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3830                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3831                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3832                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3833                     (PG_M | PG_RW)) {
3834                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3835                                 vm_page_dirty(m);
3836
3837                         /*
3838                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3839                          * invalidation may nonetheless be required because
3840                          * the PTE no longer has PG_M set.
3841                          */
3842                 }
3843 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3844                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3845                         /*
3846                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3847                          */
3848                         goto unchanged;
3849                 }
3850 #endif
3851                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3852                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3853         } else
3854                 pte_store(pte, newpte);
3855
3856 unchanged:
3857
3858 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3859         /*
3860          * If both the page table page and the reservation are fully
3861          * populated, then attempt promotion.
3862          */
3863         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3864             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3865             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3866                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3867 #endif
3868
3869         rv = KERN_SUCCESS;
3870 out:
3871         sched_unpin();
3872         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3873         PMAP_UNLOCK(pmap);
3874         return (rv);
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3879  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3880  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3881  * reclaiming another PV entry.
3882  */
3883 static bool
3884 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3885 {
3886         pd_entry_t newpde;
3887
3888         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3889         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3890             PG_PS | PG_V;
3891         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3892                 newpde |= PG_MANAGED;
3893 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3894         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3895                 newpde |= pg_nx;
3896 #endif
3897         if (pmap != kernel_pmap)
3898                 newpde |= PG_U;
3899         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3900             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3901             KERN_SUCCESS);
3902 }
3903
3904 /*
3905  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3906  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3907  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3908  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3909  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3910  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3911  *
3912  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3913  */
3914 static int
3915 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3916     vm_page_t m)
3917 {
3918         struct spglist free;
3919         pd_entry_t oldpde, *pde;
3920         vm_page_t mt;
3921
3922         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3923         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3924             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3925         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3926         pde = pmap_pde(pmap, va);
3927         oldpde = *pde;
3928         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3929                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3930                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3931                             " in pmap %p", va, pmap);
3932                         return (KERN_FAILURE);
3933                 }
3934                 /* Break the existing mapping(s). */
3935                 SLIST_INIT(&free);
3936                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3937                         /*
3938                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3939                          * reserved PT page could be freed.
3940                          */
3941                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3942                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3943                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3944                 } else {
3945                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3946                                pmap_invalidate_all(pmap);
3947                 }
3948                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3949                 if (pmap == kernel_pmap) {
3950                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3951                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3952                                 /*
3953                                  * XXX Currently, this can't happen because
3954                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3955                                  * on the kernel pmap.
3956                                  */
3957                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3958                         }
3959                 } else
3960                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3961                             pde));
3962         }
3963         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3964                 /*
3965                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3966                  */
3967                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3968                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3969                             " in pmap %p", va, pmap);
3970                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3971                 }
3972                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3973                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3974                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3975                 }
3976         }
3977
3978         /*
3979          * Increment counters.
3980          */
3981         if ((newpde & PG_W) != 0)
3982                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3983         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3984
3985         /*
3986          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3987          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3988          */
3989         pde_store(pde, newpde);
3990
3991         pmap_pde_mappings++;
3992         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3993             " in pmap %p", va, pmap);
3994         return (KERN_SUCCESS);
3995 }
3996
3997 /*
3998  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3999  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4000  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4001  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4002  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4003  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4004  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4005  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4006  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4007  * corresponding offset from m_start are mapped.
4008  */
4009 void
4010 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4011     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4012 {
4013         vm_offset_t va;
4014         vm_page_t m, mpte;
4015         vm_pindex_t diff, psize;
4016
4017         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4018
4019         psize = atop(end - start);
4020         mpte = NULL;
4021         m = m_start;
4022         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4023         PMAP_LOCK(pmap);
4024         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4025                 va = start + ptoa(diff);
4026                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4027                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4028                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4029                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4030                 else
4031                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4032                             mpte);
4033                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4034         }
4035         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4036         PMAP_UNLOCK(pmap);
4037 }
4038
4039 /*
4040  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4041  * 1. Current pmap & pmap exists.
4042  * 2. Not wired.
4043  * 3. Read access.
4044  * 4. No page table pages.
4045  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4046  */
4047
4048 void
4049 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4050 {
4051
4052         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4053         PMAP_LOCK(pmap);
4054         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4055         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4056         PMAP_UNLOCK(pmap);
4057 }
4058
4059 static vm_page_t
4060 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4061     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4062 {
4063         pt_entry_t *pte;
4064         vm_paddr_t pa;
4065         struct spglist free;
4066
4067         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4068             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4069             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4070         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4071         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4072
4073         /*
4074          * In the case that a page table page is not
4075          * resident, we are creating it here.
4076          */
4077         if (pmap != kernel_pmap) {
4078                 u_int ptepindex;
4079                 pd_entry_t ptepa;
4080
4081                 /*
4082                  * Calculate pagetable page index
4083                  */
4084                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4085                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4086                         mpte->wire_count++;
4087                 } else {
4088                         /*
4089                          * Get the page directory entry
4090                          */
4091                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4092
4093                         /*
4094                          * If the page table page is mapped, we just increment
4095                          * the hold count, and activate it.
4096                          */
4097                         if (ptepa) {
4098                                 if (ptepa & PG_PS)
4099                                         return (NULL);
4100                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4101                                 mpte->wire_count++;
4102                         } else {
4103                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4104                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4105                                 if (mpte == NULL)
4106                                         return (mpte);
4107                         }
4108                 }
4109         } else {
4110                 mpte = NULL;
4111         }
4112
4113         sched_pin();
4114         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4115         if (*pte) {
4116                 if (mpte != NULL) {
4117                         mpte->wire_count--;
4118                         mpte = NULL;
4119                 }
4120                 sched_unpin();
4121                 return (mpte);
4122         }
4123
4124         /*
4125          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4126          */
4127         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4128             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4129                 if (mpte != NULL) {
4130                         SLIST_INIT(&free);
4131                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4132                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4133                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4134                         }
4135                         
4136                         mpte = NULL;
4137                 }
4138                 sched_unpin();
4139                 return (mpte);
4140         }
4141
4142         /*
4143          * Increment counters
4144          */
4145         pmap->pm_stats.resident_count++;
4146
4147         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4148 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4149         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4150                 pa |= pg_nx;
4151 #endif
4152
4153         /*
4154          * Now validate mapping with RO protection
4155          */
4156         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4157                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4158         else
4159                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4160         sched_unpin();
4161         return (mpte);
4162 }
4163
4164 /*
4165  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4166  * to be used for panic dumps.
4167  */
4168 void *
4169 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4170 {
4171         vm_offset_t va;
4172
4173         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4174         pmap_kenter(va, pa);
4175         invlpg(va);
4176         return ((void *)crashdumpmap);
4177 }
4178
4179 /*
4180  * This code maps large physical mmap regions into the
4181  * processor address space.  Note that some shortcuts
4182  * are taken, but the code works.
4183  */
4184 void
4185 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4186     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4187 {
4188         pd_entry_t *pde;
4189         vm_paddr_t pa, ptepa;
4190         vm_page_t p;
4191         int pat_mode;
4192
4193         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4194         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4195             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4196         if (pg_ps_enabled &&
4197             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4198                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4199                         return;
4200                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4201                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4202                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4203                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4204
4205                 /*
4206                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4207                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4208                  */
4209                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4210                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4211                         return;
4212
4213                 /*
4214                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4215                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4216                  * memory attributes.
4217                  */
4218                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4219                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4220                     pa += PAGE_SIZE) {
4221                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4222                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4223                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4224                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4225                                 return;
4226                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4227                 }
4228
4229                 /*
4230                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4231                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4232                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4233                  */
4234                 PMAP_LOCK(pmap);
4235                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4236                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4237                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4238                         if (*pde == 0) {
4239                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4240                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4241                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4242                                     PAGE_SIZE;
4243                                 pmap_pde_mappings++;
4244                         }
4245                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4246                         addr += NBPDR;
4247                 }
4248                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4249         }
4250 }
4251
4252 /*
4253  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4254  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4255  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4256  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4257  *
4258  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4259  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4260  */
4261 void
4262 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4263 {
4264         vm_offset_t pdnxt;
4265         pd_entry_t *pde;
4266         pt_entry_t *pte;
4267         boolean_t pv_lists_locked;
4268
4269         if (pmap_is_current(pmap))
4270                 pv_lists_locked = FALSE;
4271         else {
4272                 pv_lists_locked = TRUE;
4273 resume:
4274                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4275                 sched_pin();
4276         }
4277         PMAP_LOCK(pmap);
4278         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4279                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4280                 if (pdnxt < sva)
4281                         pdnxt = eva;
4282                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4283                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4284                         continue;
4285                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4286                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4287                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4288                                     (uintmax_t)*pde);
4289
4290                         /*
4291                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4292                          * demote the mapping and fall through.
4293                          */
4294                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4295                                 /*
4296                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4297                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4298                                  * significant 32 bits.
4299                                  */
4300                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4301                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4302                                     PAGE_SIZE;
4303                                 continue;
4304                         } else {
4305                                 if (!pv_lists_locked) {
4306                                         pv_lists_locked = TRUE;
4307                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4308                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4309                                                 /* Repeat sva. */
4310                                                 goto resume;
4311                                         }
4312                                         sched_pin();
4313                                 }
4314                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4315                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4316                         }
4317                 }
4318                 if (pdnxt > eva)
4319                         pdnxt = eva;
4320                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4321                     sva += PAGE_SIZE) {
4322                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4323                                 continue;
4324                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4325                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4326                                     (uintmax_t)*pte);
4327
4328                         /*
4329                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4330                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4331                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4332                          *
4333                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4334                          */
4335                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4336                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4337                 }
4338         }
4339         if (pv_lists_locked) {
4340                 sched_unpin();
4341                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4342         }
4343         PMAP_UNLOCK(pmap);
4344 }
4345
4346
4347 /*
4348  *      Copy the range specified by src_addr/len
4349  *      from the source map to the range dst_addr/len
4350  *      in the destination map.
4351  *
4352  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4353  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4354  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4355  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4356  *      world.
4357  */
4358
4359 void
4360 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4361     vm_offset_t src_addr)
4362 {
4363         struct spglist free;
4364         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4365         pd_entry_t srcptepaddr;
4366         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4367         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4368         u_int ptepindex;
4369
4370         if (dst_addr != src_addr)
4371                 return;
4372
4373         end_addr = src_addr + len;
4374
4375         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4376         if (dst_pmap < src_pmap) {
4377                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4378                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4379         } else {
4380                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4381                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4382         }
4383         sched_pin();
4384         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4385                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4386                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4387
4388                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4389                 if (pdnxt < addr)
4390                         pdnxt = end_addr;
4391                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4392
4393                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4394                 if (srcptepaddr == 0)
4395                         continue;
4396
4397                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4398                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4399                                 continue;
4400                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4401                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4402                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4403                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4404                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4405                                     ~PG_W;
4406                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4407                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4408                                 pmap_pde_mappings++;
4409                         }
4410                         continue;
4411                 }
4412
4413                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4414                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4415                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4416
4417                 if (pdnxt > end_addr)
4418                         pdnxt = end_addr;
4419
4420                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4421                 while (addr < pdnxt) {
4422                         ptetemp = *src_pte;
4423                         /*
4424                          * we only virtual copy managed pages
4425                          */
4426                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4427                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4428                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4429                                 if (dstmpte == NULL)
4430                                         goto out;
4431                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4432                                 if (*dst_pte == 0 &&
4433                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4434                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4435                                         /*
4436                                          * Clear the wired, modified, and
4437                                          * accessed (referenced) bits
4438                                          * during the copy.
4439                                          */
4440                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4441                                             PG_A);
4442                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4443                                 } else {
4444                                         SLIST_INIT(&free);
4445                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4446                                             &free)) {
4447                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4448                                                     addr);
4449                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4450                                                     true);
4451                                         }
4452                                         goto out;
4453                                 }
4454                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4455                                         break;
4456                         }
4457                         addr += PAGE_SIZE;
4458                         src_pte++;
4459                 }
4460         }
4461 out:
4462         sched_unpin();
4463         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4464         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4465         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4466 }
4467
4468 /*
4469  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4470  */
4471 static __inline void
4472 pagezero(void *page)
4473 {
4474 #if defined(I686_CPU)
4475         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4476                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4477                         sse2_pagezero(page);
4478                 else
4479                         i686_pagezero(page);
4480         } else
4481 #endif
4482                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4483 }
4484
4485 /*
4486  * Zero the specified hardware page.
4487  */
4488 void
4489 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4490 {
4491         pt_entry_t *cmap_pte2;
4492         struct pcpu *pc;
4493
4494         sched_pin();
4495         pc = get_pcpu();
4496         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4497         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4498         if (*cmap_pte2)
4499                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4500         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4501             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4502         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4503         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4504         *cmap_pte2 = 0;
4505
4506         /*
4507          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4508          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4509          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4510          */
4511         sched_unpin();
4512         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4513 }
4514
4515 /*
4516  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4517  * cover an area beyond a single hardware page.
4518  */
4519 void
4520 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4521 {
4522         pt_entry_t *cmap_pte2;
4523         struct pcpu *pc;
4524
4525         sched_pin();
4526         pc = get_pcpu();
4527         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4528         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4529         if (*cmap_pte2)
4530                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4531         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4532             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4533         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4534         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4535                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4536         else
4537                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4538         *cmap_pte2 = 0;
4539         sched_unpin();
4540         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4541 }
4542
4543 /*
4544  * Copy 1 specified hardware page to another.
4545  */
4546 void
4547 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4548 {
4549         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4550         struct pcpu *pc;
4551
4552         sched_pin();
4553         pc = get_pcpu();
4554         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4555         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4556         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4557         if (*cmap_pte1)
4558                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4559         if (*cmap_pte2)
4560                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4561         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4562             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4563         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4564         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4565             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4566         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4567         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4568         *cmap_pte1 = 0;
4569         *cmap_pte2 = 0;
4570         sched_unpin();
4571         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4572 }
4573
4574 int unmapped_buf_allowed = 1;
4575
4576 void
4577 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4578     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4579 {
4580         vm_page_t a_pg, b_pg;
4581         char *a_cp, *b_cp;
4582         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4583         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4584         struct pcpu *pc;
4585         int cnt;
4586
4587         sched_pin();
4588         pc = get_pcpu();
4589         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4590         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4591         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4592         if (*cmap_pte1 != 0)
4593                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4594         if (*cmap_pte2 != 0)
4595                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4596         while (xfersize > 0) {
4597                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4598                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4599                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4600                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4601                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4602                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4603                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4604                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4605                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4606                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4607                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4608                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4609                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4610                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4611                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4612                 a_offset += cnt;
4613                 b_offset += cnt;
4614                 xfersize -= cnt;
4615         }
4616         *cmap_pte1 = 0;
4617         *cmap_pte2 = 0;
4618         sched_unpin();
4619         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4620 }
4621
4622 /*
4623  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4624  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4625  * be changed upwards or downwards in the future; it
4626  * is only necessary that true be returned for a small
4627  * subset of pmaps for proper page aging.
4628  */
4629 boolean_t
4630 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4631 {
4632         struct md_page *pvh;
4633         pv_entry_t pv;
4634         int loops = 0;
4635         boolean_t rv;
4636
4637         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4638             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4639         rv = FALSE;
4640         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4641         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4642                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4643                         rv = TRUE;
4644                         break;
4645                 }
4646                 loops++;
4647                 if (loops >= 16)
4648                         break;
4649         }
4650         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4651                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4652                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4653                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4654                                 rv = TRUE;
4655                                 break;
4656                         }
4657                         loops++;
4658                         if (loops >= 16)
4659                                 break;
4660                 }
4661         }
4662         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4663         return (rv);
4664 }
4665
4666 /*
4667  *      pmap_page_wired_mappings:
4668  *
4669  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4670  *      that are wired.
4671  */
4672 int
4673 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4674 {
4675         int count;
4676
4677         count = 0;
4678         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4679                 return (count);
4680         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4681         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4682         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4683             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4684                 count);
4685         }
4686         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4687         return (count);
4688 }
4689
4690 /*
4691  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4692  *
4693  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4694  */
4695 static int
4696 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4697 {
4698         pmap_t pmap;
4699         pt_entry_t *pte;
4700         pv_entry_t pv;
4701
4702         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4703         sched_pin();
4704         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4705                 pmap = PV_PMAP(pv);
4706                 PMAP_LOCK(pmap);
4707                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4708                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4709                         count++;
4710                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4711         }
4712         sched_unpin();
4713         return (count);
4714 }
4715
4716 /*
4717  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4718  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4719  */
4720 boolean_t
4721 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4722 {
4723         boolean_t rv;
4724
4725         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4726                 return (FALSE);
4727         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4728         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4729             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4730             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4731         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4732         return (rv);
4733 }
4734
4735 /*
4736  * Remove all pages from specified address space
4737  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4738  * is special cased for current process only, but
4739  * can have the more generic (and slightly slower)
4740  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4741  * in the case of running down an entire address space.
4742  */
4743 void
4744 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4745 {
4746         pt_entry_t *pte, tpte;
4747         vm_page_t m, mpte, mt;
4748         pv_entry_t pv;
4749         struct md_page *pvh;
4750         struct pv_chunk *pc, *npc;
4751         struct spglist free;
4752         int field, idx;
4753         int32_t bit;
4754         uint32_t inuse, bitmask;
4755         int allfree;
4756
4757         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4758                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4759                 return;
4760         }
4761         SLIST_INIT(&free);
4762         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4763         PMAP_LOCK(pmap);
4764         sched_pin();
4765         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4766                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4767                     pc->pc_pmap));
4768                 allfree = 1;
4769                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4770                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4771                         while (inuse != 0) {
4772                                 bit = bsfl(inuse);
4773                                 bitmask = 1UL << bit;
4774                                 idx = field * 32 + bit;
4775                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4776                                 inuse &= ~bitmask;
4777
4778                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4779                                 tpte = *pte;
4780                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4781                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4782                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4783                                 }
4784
4785                                 if (tpte == 0) {
4786                                         printf(
4787                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4788                                             pte, pv->pv_va);
4789                                         panic("bad pte");
4790                                 }
4791
4792 /*
4793  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4794  */
4795                                 if (tpte & PG_W) {
4796                                         allfree = 0;
4797                                         continue;
4798                                 }
4799
4800                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4801                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4802                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4803                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4804                                     (uintmax_t)tpte));
4805
4806                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4807                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4808                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4809                                     (uintmax_t)tpte));
4810
4811                                 pte_clear(pte);
4812
4813                                 /*
4814                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4815                                  */
4816                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4817                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4818                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4819                                                         vm_page_dirty(mt);
4820                                         } else
4821                                                 vm_page_dirty(m);
4822                                 }
4823
4824                                 /* Mark free */
4825                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4826                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4827                                 pv_entry_count--;
4828                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4829                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4830                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4831                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4832                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4833                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4834                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4835                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4836                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4837                                         }
4838                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4839                                         if (mpte != NULL) {
4840                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4841                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4842                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4843                                                 mpte->wire_count = 0;
4844                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4845                                         }
4846                                 } else {
4847                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4848                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4849                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4850                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4851                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4852                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4853                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4854                                         }
4855                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4856                                 }
4857                         }
4858                 }
4859                 if (allfree) {
4860                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4861                         free_pv_chunk(pc);
4862                 }
4863         }
4864         sched_unpin();
4865         pmap_invalidate_all(pmap);
4866         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4867         PMAP_UNLOCK(pmap);
4868         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4869 }
4870
4871 /*
4872  *      pmap_is_modified:
4873  *
4874  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4875  *      in any physical maps.
4876  */
4877 boolean_t
4878 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4879 {
4880         boolean_t rv;
4881
4882         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4883             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4884
4885         /*
4886          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4887          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4888          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4889          */
4890         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4891         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4892                 return (FALSE);
4893         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4894         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4895             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4896             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4897         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4898         return (rv);
4899 }
4900
4901 /*
4902  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4903  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4904  * mappings are supported.
4905  */
4906 static boolean_t
4907 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4908 {
4909         pv_entry_t pv;
4910         pt_entry_t *pte;
4911         pmap_t pmap;
4912         boolean_t rv;
4913
4914         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4915         rv = FALSE;
4916         sched_pin();
4917         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4918                 pmap = PV_PMAP(pv);
4919                 PMAP_LOCK(pmap);
4920                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4921                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4922                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4923                 if (rv)
4924                         break;
4925         }
4926         sched_unpin();
4927         return (rv);
4928 }
4929
4930 /*
4931  *      pmap_is_prefaultable:
4932  *
4933  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4934  *      for prefault.
4935  */
4936 boolean_t
4937 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4938 {
4939         pd_entry_t pde;
4940         boolean_t rv;
4941
4942         rv = FALSE;
4943         PMAP_LOCK(pmap);
4944         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4945         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4946                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4947         PMAP_UNLOCK(pmap);
4948         return (rv);
4949 }
4950
4951 /*
4952  *      pmap_is_referenced:
4953  *
4954  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4955  *      in any physical maps.
4956  */
4957 boolean_t
4958 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4959 {
4960         boolean_t rv;
4961
4962         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4963             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4964         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4965         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4966             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4967             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4968         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4969         return (rv);
4970 }
4971
4972 /*
4973  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4974  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4975  */
4976 static boolean_t
4977 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4978 {
4979         pv_entry_t pv;
4980         pt_entry_t *pte;
4981         pmap_t pmap;
4982         boolean_t rv;
4983
4984         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4985         rv = FALSE;
4986         sched_pin();
4987         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4988                 pmap = PV_PMAP(pv);
4989                 PMAP_LOCK(pmap);
4990                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4991                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4992                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4993                 if (rv)
4994                         break;
4995         }
4996         sched_unpin();
4997         return (rv);
4998 }
4999
5000 /*
5001  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5002  */
5003 void
5004 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5005 {
5006         struct md_page *pvh;
5007         pv_entry_t next_pv, pv;
5008         pmap_t pmap;
5009         pd_entry_t *pde;
5010         pt_entry_t oldpte, *pte;
5011         vm_offset_t va;
5012
5013         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5014             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5015
5016         /*
5017          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5018          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5019          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5020          */
5021         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5022         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5023                 return;
5024         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5025         sched_pin();
5026         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5027                 goto small_mappings;
5028         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5029         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5030                 va = pv->pv_va;
5031                 pmap = PV_PMAP(pv);
5032                 PMAP_LOCK(pmap);
5033                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5034                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5035                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5036                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5037         }
5038 small_mappings:
5039         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5040                 pmap = PV_PMAP(pv);
5041                 PMAP_LOCK(pmap);
5042                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5043                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5044                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5045                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5046 retry:
5047                 oldpte = *pte;
5048                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5049                         /*
5050                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5051                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5052                          * significant 32 bits.
5053                          */
5054                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5055                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5056                                 goto retry;
5057                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5058                                 vm_page_dirty(m);
5059                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5060                 }
5061                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5062         }
5063         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5064         sched_unpin();
5065         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5066 }
5067
5068 /*
5069  *      pmap_ts_referenced:
5070  *
5071  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5072  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5073  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5074  *      reference bits set.
5075  *
5076  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5077  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5078  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5079  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5080  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5081  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5082  *      to pmap_is_modified().
5083  */
5084 int
5085 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5086 {
5087         struct md_page *pvh;
5088         pv_entry_t pv, pvf;
5089         pmap_t pmap;
5090         pd_entry_t *pde;
5091         pt_entry_t *pte;
5092         vm_paddr_t pa;
5093         int rtval = 0;
5094
5095         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5096             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5097         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5098         pvh = pa_to_pvh(pa);
5099         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5100         sched_pin();
5101         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5102             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5103                 goto small_mappings;
5104         pv = pvf;
5105         do {
5106                 pmap = PV_PMAP(pv);
5107                 PMAP_LOCK(pmap);
5108                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5109                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5110                         /*
5111                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5112                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5113                          * we only update the 4KB page under test.
5114                          */
5115                         vm_page_dirty(m);
5116                 }
5117                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5118                         /*
5119                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5120                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5121                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5122                          * on the physical page number, the virtual superpage
5123                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5124                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5125                          * reference bit will result in clearing that bit.
5126                          * This function is designed to avoid the selection of
5127                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5128                          *
5129                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5130                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5131                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5132                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5133                          * since the superpage is wired, the current state of
5134                          * its reference bit won't affect page replacement.
5135                          */
5136                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5137                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5138                             (*pde & PG_W) == 0) {
5139                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5140                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5141                         }
5142                         rtval++;
5143                 }
5144                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5145                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5146                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5147                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5148                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5149                 }
5150                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5151                         goto out;
5152         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5153 small_mappings:
5154         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5155                 goto out;
5156         pv = pvf;
5157         do {
5158                 pmap = PV_PMAP(pv);
5159                 PMAP_LOCK(pmap);
5160                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5161                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5162                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5163                     m));
5164                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5165                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5166                         vm_page_dirty(m);
5167                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5168                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5169                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5170                         rtval++;
5171                 }
5172                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5173                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5174                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5175                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5176                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5177                 }
5178         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5179             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5180 out:
5181         sched_unpin();
5182         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5183         return (rtval);
5184 }
5185
5186 /*
5187  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5188  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5189  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5190  */
5191 void
5192 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5193 {
5194         pd_entry_t oldpde, *pde;
5195         pt_entry_t *pte;
5196         vm_offset_t va, pdnxt;
5197         vm_page_t m;
5198         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5199
5200         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5201                 return;
5202         if (pmap_is_current(pmap))
5203                 pv_lists_locked = FALSE;
5204         else {
5205                 pv_lists_locked = TRUE;
5206 resume:
5207                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5208                 sched_pin();
5209         }
5210         anychanged = FALSE;
5211         PMAP_LOCK(pmap);
5212         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5213                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5214                 if (pdnxt < sva)
5215                         pdnxt = eva;
5216                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5217                 oldpde = *pde;
5218                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5219                         continue;
5220                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5221                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5222                                 continue;
5223                         if (!pv_lists_locked) {
5224                                 pv_lists_locked = TRUE;
5225                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5226                                         if (anychanged)
5227                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5228                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5229                                         goto resume;
5230                                 }
5231                                 sched_pin();
5232                         }
5233                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5234                                 /*
5235                                  * The large page mapping was destroyed.
5236                                  */
5237                                 continue;
5238                         }
5239
5240                         /*
5241                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5242                          * mapping to a single page so that a subsequent
5243                          * access may repromote.  Since the underlying page
5244                          * table page is fully populated, this removal never
5245                          * frees a page table page.
5246                          */
5247                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5248                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5249                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5250                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5251                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5252                                 anychanged = TRUE;
5253                         }
5254                 }
5255                 if (pdnxt > eva)
5256                         pdnxt = eva;
5257                 va = pdnxt;
5258                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5259                     sva += PAGE_SIZE) {
5260                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5261                                 goto maybe_invlrng;
5262                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5263                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5264                                         /*
5265                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5266                                          * can be avoided by making the page
5267                                          * dirty now.
5268                                          */
5269                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5270                                         vm_page_dirty(m);
5271                                 }
5272                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5273                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5274                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5275                         else
5276                                 goto maybe_invlrng;
5277                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5278                                 if (va == pdnxt)
5279                                         va = sva;
5280                         } else
5281                                 anychanged = TRUE;
5282                         continue;
5283 maybe_invlrng:
5284                         if (va != pdnxt) {
5285                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5286                                 va = pdnxt;
5287                         }
5288                 }
5289                 if (va != pdnxt)
5290                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5291         }
5292         if (anychanged)
5293                 pmap_invalidate_all(pmap);
5294         if (pv_lists_locked) {
5295                 sched_unpin();
5296                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5297         }
5298         PMAP_UNLOCK(pmap);
5299 }
5300
5301 /*
5302  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5303  */
5304 void
5305 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5306 {
5307         struct md_page *pvh;
5308         pv_entry_t next_pv, pv;
5309         pmap_t pmap;
5310         pd_entry_t oldpde, *pde;
5311         pt_entry_t oldpte, *pte;
5312         vm_offset_t va;
5313
5314         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5315             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5316         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5317         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5318             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5319
5320         /*
5321          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5322          * If the object containing the page is locked and the page is not
5323          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5324          */
5325         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5326                 return;
5327         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5328         sched_pin();
5329         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5330                 goto small_mappings;
5331         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5332         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5333                 va = pv->pv_va;
5334                 pmap = PV_PMAP(pv);
5335                 PMAP_LOCK(pmap);
5336                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5337                 oldpde = *pde;
5338                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5339                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5340                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5341                                         /*
5342                                          * Write protect the mapping to a
5343                                          * single page so that a subsequent
5344                                          * write access may repromote.
5345                                          */
5346                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5347                                             PG_PS_FRAME);
5348                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5349                                         oldpte = *pte;
5350                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5351                                                 /*
5352                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5353                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5354                                                  * significant 32 bits.
5355                                                  */
5356                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5357                                                     oldpte,
5358                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5359                                                         oldpte = *pte;
5360                                                 vm_page_dirty(m);
5361                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5362                                         }
5363                                 }
5364                         }
5365                 }
5366                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5367         }
5368 small_mappings:
5369         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5370                 pmap = PV_PMAP(pv);
5371                 PMAP_LOCK(pmap);
5372                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5373                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5374                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5375                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5376                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5377                         /*
5378                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5379                          * in size, PG_M is among the least significant
5380                          * 32 bits. 
5381                          */
5382                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5383                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5384                 }
5385                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5386         }
5387         sched_unpin();
5388         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5389 }
5390
5391 /*
5392  * Miscellaneous support routines follow
5393  */
5394
5395 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5396 static __inline void
5397 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5398 {
5399         u_int opte, npte;
5400
5401         /*
5402          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5403          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5404          */
5405         do {
5406                 opte = *(u_int *)pte;
5407                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5408                 npte |= cache_bits;
5409         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5410 }
5411
5412 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5413 static __inline void
5414 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5415 {
5416         u_int opde, npde;
5417
5418         /*
5419          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5420          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5421          */
5422         do {
5423                 opde = *(u_int *)pde;
5424                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5425                 npde |= cache_bits;
5426         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5427 }
5428
5429 /*
5430  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5431  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5432  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5433  * NOT real memory.
5434  */
5435 void *
5436 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5437 {
5438         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5439         vm_offset_t va, offset;
5440         vm_size_t tmpsize;
5441         int i;
5442
5443         offset = pa & PAGE_MASK;
5444         size = round_page(offset + size);
5445         pa = pa & PG_FRAME;
5446
5447         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5448                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5449         else if (!pmap_initialized) {
5450                 va = 0;
5451                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5452                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5453                         if (ppim->va == 0) {
5454                                 ppim->pa = pa;
5455                                 ppim->sz = size;
5456                                 ppim->mode = mode;
5457                                 ppim->va = virtual_avail;
5458                                 virtual_avail += size;
5459                                 va = ppim->va;
5460                                 break;
5461                         }
5462                 }
5463                 if (va == 0)
5464                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5465         } else {
5466                 /*
5467                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5468                  */
5469                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5470                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5471                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5472                             ppim->mode == mode)
5473                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5474                 }
5475                 va = kva_alloc(size);
5476                 if (va == 0)
5477                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5478         }
5479         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5480                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5481         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5482         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5483         return ((void *)(va + offset));
5484 }
5485
5486 void *
5487 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5488 {
5489
5490         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5491 }
5492
5493 void *
5494 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5495 {
5496
5497         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5498 }
5499
5500 void
5501 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5502 {
5503         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5504         vm_offset_t offset;
5505         int i;
5506
5507         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5508                 return;
5509         offset = va & PAGE_MASK;
5510         size = round_page(offset + size);
5511         va = trunc_page(va);
5512         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5513                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5514                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5515                         if (pmap_initialized)
5516                                 return;
5517                         ppim->pa = 0;
5518                         ppim->va = 0;
5519                         ppim->sz = 0;
5520                         ppim->mode = 0;
5521                         if (va + size == virtual_avail)
5522                                 virtual_avail = va;
5523                         return;
5524                 }
5525         }
5526         if (pmap_initialized)
5527                 kva_free(va, size);
5528 }
5529
5530 /*
5531  * Sets the memory attribute for the specified page.
5532  */
5533 void
5534 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5535 {
5536
5537         m->md.pat_mode = ma;
5538         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5539                 return;
5540
5541         /*
5542          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5543          * See pmap_invalidate_cache_range().
5544          *
5545          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5546          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5547          * flushes the cache.
5548          */    
5549         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5550                 return;
5551
5552         /*
5553          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5554          * support self snoop, map the page transient and do
5555          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5556          * pmap_invalidate_cache_range().
5557          */
5558         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5559                 pmap_flush_page(m);
5560 }
5561
5562 static void
5563 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5564 {
5565         pt_entry_t *cmap_pte2;
5566         struct pcpu *pc;
5567         vm_offset_t sva, eva;
5568         bool useclflushopt;
5569
5570         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5571         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5572                 sched_pin();
5573                 pc = get_pcpu();
5574                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5575                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5576                 if (*cmap_pte2)
5577                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5578                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5579                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5580                     0);
5581                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5582                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5583                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5584
5585                 /*
5586                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5587                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5588                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5589                  * any other instruction.
5590                  */
5591                 if (useclflushopt)
5592                         sfence();
5593                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5594                         mfence();
5595                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5596                         if (useclflushopt)
5597                                 clflushopt(sva);
5598                         else
5599                                 clflush(sva);
5600                 }
5601                 if (useclflushopt)
5602                         sfence();
5603                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5604                         mfence();
5605                 *cmap_pte2 = 0;
5606                 sched_unpin();
5607                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5608         } else
5609                 pmap_invalidate_cache();
5610 }
5611
5612 /*
5613  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5614  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5615  * completely contained within either the kernel map.
5616  *
5617  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5618  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5619  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5620  * there was insufficient memory available to complete the change.
5621  */
5622 int
5623 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5624 {
5625         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5626         pd_entry_t *pde;
5627         pt_entry_t *pte;
5628         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5629         boolean_t changed;
5630
5631         base = trunc_page(va);
5632         offset = va & PAGE_MASK;
5633         size = round_page(offset + size);
5634
5635         /*
5636          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5637          */
5638         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5639                 return (EINVAL);
5640
5641         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5642         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5643         changed = FALSE;
5644
5645         /*
5646          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5647          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5648          */
5649         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5650         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5651                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5652                 if (*pde == 0) {
5653                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5654                         return (EINVAL);
5655                 }
5656                 if (*pde & PG_PS) {
5657                         /*
5658                          * If the current 2/4MB page already has
5659                          * the required memory type, then we need not
5660                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5661                          * the next 2/4MB page frame.
5662                          */
5663                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5664                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5665                                 continue;
5666                         }
5667
5668                         /*
5669                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5670                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5671                          * within the range, then we need not break
5672                          * down this page into 4KB pages.
5673                          */
5674                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5675                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5676                                 tmpva += NBPDR;
5677                                 continue;
5678                         }
5679                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5680                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5681                                 return (ENOMEM);
5682                         }
5683                 }
5684                 pte = vtopte(tmpva);
5685                 if (*pte == 0) {
5686                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5687                         return (EINVAL);
5688                 }
5689                 tmpva += PAGE_SIZE;
5690         }
5691         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5692
5693         /*
5694          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5695          * cache mode if required.
5696          */
5697         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5698                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5699                 if (*pde & PG_PS) {
5700                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5701                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5702                                 changed = TRUE;
5703                         }
5704                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5705                 } else {
5706                         pte = vtopte(tmpva);
5707                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5708                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5709                                 changed = TRUE;
5710                         }
5711                         tmpva += PAGE_SIZE;
5712                 }
5713         }
5714
5715         /*
5716          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5717          * shouldn't be, etc.
5718          */
5719         if (changed) {
5720                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5721                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5722         }
5723         return (0);
5724 }
5725
5726 /*
5727  * perform the pmap work for mincore
5728  */
5729 int
5730 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5731 {
5732         pd_entry_t pde;
5733         pt_entry_t pte;
5734         vm_paddr_t pa;
5735         int val;
5736
5737         PMAP_LOCK(pmap);
5738 retry:
5739         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5740         if (pde != 0) {
5741                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5742                         pte = pde;
5743                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5744                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5745                             PG_FRAME;
5746                         val = MINCORE_SUPER;
5747                 } else {
5748                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5749                         pa = pte & PG_FRAME;
5750                         val = 0;
5751                 }
5752         } else {
5753                 pte = 0;
5754                 pa = 0;
5755                 val = 0;
5756         }
5757         if ((pte & PG_V) != 0) {
5758                 val |= MINCORE_INCORE;
5759                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5760                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5761                 if ((pte & PG_A) != 0)
5762                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5763         }
5764         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5765             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5766             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5767                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5768                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5769                         goto retry;
5770         } else
5771                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5772         PMAP_UNLOCK(pmap);
5773         return (val);
5774 }
5775
5776 void
5777 pmap_activate(struct thread *td)
5778 {
5779         pmap_t  pmap, oldpmap;
5780         u_int   cpuid;
5781         u_int32_t  cr3;
5782
5783         critical_enter();
5784         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5785         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5786         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5787 #if defined(SMP)
5788         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5789         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5790 #else
5791         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5792         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5793 #endif
5794 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5795         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5796 #else
5797         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5798 #endif
5799         /*
5800          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5801          */
5802         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5803         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5804         critical_exit();
5805 }
5806
5807 void
5808 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5809 {
5810 }
5811
5812 /*
5813  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5814  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5815  */
5816 void
5817 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5818     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5819 {
5820         vm_offset_t superpage_offset;
5821
5822         if (size < NBPDR)
5823                 return;
5824         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5825                 offset += ptoa(object->pg_color);
5826         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5827         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5828             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5829                 return;
5830         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5831                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5832         else
5833                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5834 }
5835
5836 vm_offset_t
5837 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5838 {
5839         vm_offset_t qaddr;
5840         pt_entry_t *pte;
5841
5842         critical_enter();
5843         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5844         pte = vtopte(qaddr);
5845
5846         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5847         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5848             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5849         invlpg(qaddr);
5850
5851         return (qaddr);
5852 }
5853
5854 void
5855 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5856 {
5857         vm_offset_t qaddr;
5858         pt_entry_t *pte;
5859
5860         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5861         pte = vtopte(qaddr);
5862
5863         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5864         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5865
5866         *pte = 0;
5867         critical_exit();
5868 }
5869
5870 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5871 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5872 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5873
5874 static int
5875 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5876     vmem_addr_t *addrp)
5877 {
5878         vm_page_t m;
5879         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5880         pt_entry_t *trm_pte;
5881
5882         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5883         size = round_page(size) + trm_guard;
5884         for (;;) {
5885                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5886                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5887                         return (ENOMEM);
5888                 addr = prev_addr + size;
5889                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5890                         break;
5891         }
5892         prev_addr += trm_guard;
5893         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5894         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5895                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5896                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5897                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5898                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5899                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5900         }
5901         *addrp = prev_addr;
5902         return (0);
5903 }
5904
5905 static
5906 void pmap_init_trm(void)
5907 {
5908         vm_page_t pd_m;
5909
5910         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5911         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5912                 trm_guard = 0;
5913         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5914         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5915         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5916             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5917         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5918                 pmap_zero_page(pd_m);
5919         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5920             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5921 }
5922
5923 void *
5924 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5925 {
5926         vmem_addr_t res;
5927         int error;
5928
5929         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5930         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5931             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5932         if (error != 0)
5933                 return (NULL);
5934         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5935                 bzero((void *)res, size);
5936         return ((void *)res);
5937 }
5938
5939 void
5940 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5941 {
5942
5943         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5944 }
5945
5946 #if defined(PMAP_DEBUG)
5947 pmap_pid_dump(int pid)
5948 {
5949         pmap_t pmap;
5950         struct proc *p;
5951         int npte = 0;
5952         int index;
5953
5954         sx_slock(&allproc_lock);
5955         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5956                 if (p->p_pid != pid)
5957                         continue;
5958
5959                 if (p->p_vmspace) {
5960                         int i,j;
5961                         index = 0;
5962                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5963                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5964                                 pd_entry_t *pde;
5965                                 pt_entry_t *pte;
5966                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5967                                 
5968                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5969                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5970                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5971                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5972                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5973                                                         if (index) {
5974                                                                 index = 0;
5975                                                                 printf("\n");
5976                                                         }
5977                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5978                                                         return (npte);
5979                                                 }
5980                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5981                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5982                                                         pt_entry_t pa;
5983                                                         vm_page_t m;
5984                                                         pa = *pte;
5985                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5986                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5987                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5988                                                         npte++;
5989                                                         index++;
5990                                                         if (index >= 2) {
5991                                                                 index = 0;
5992                                                                 printf("\n");
5993                                                         } else {
5994                                                                 printf(" ");
5995                                                         }
5996                                                 }
5997                                         }
5998                                 }
5999                         }
6000                 }
6001         }
6002         sx_sunlock(&allproc_lock);
6003         return (npte);
6004 }
6005 #endif