]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Convert x86 cache invalidation functions to ifuncs.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
206 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
210
211 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
212 pt_entry_t pg_nx;
213 static uma_zone_t pdptzone;
214 #endif
215
216 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
217
218 static int pat_works = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
220     "Is page attribute table fully functional?");
221
222 static int pg_ps_enabled = 1;
223 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
224     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
225
226 #define PAT_INDEX_SIZE  8
227 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
228
229 /*
230  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
231  */
232 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
233 static struct pmap_preinit_mapping {
234         vm_paddr_t      pa;
235         vm_offset_t     va;
236         vm_size_t       sz;
237         int             mode;
238 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
239 static int pmap_initialized;
240
241 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
242
243 /*
244  * Data for the pv entry allocation mechanism
245  */
246 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
247 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
248 static struct md_page *pv_table;
249 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
250
251 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
252 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
253 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
254
255 /*
256  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
257  */
258 pt_entry_t *CMAP3;
259 static pd_entry_t *KPTD;
260 caddr_t ptvmmap = 0;
261 caddr_t CADDR3;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 int pti;
288
289 /*
290  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
291  */
292 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
293 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
294
295 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
296 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
297 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
298 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
299 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
300                     u_int flags);
301 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
302 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
303 #endif
304 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
305 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
306                     vm_offset_t va);
307 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
308
309 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
310 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
311                     vm_prot_t prot);
312 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
313                     u_int flags, vm_page_t m);
314 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
315     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
316 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
317 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
318 static void pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva,
319     vm_offset_t eva);
320 static void pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva,
321     vm_offset_t eva);
322 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323                     pd_entry_t pde);
324 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
325 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
326 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
327 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
328 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
330 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
331 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
332 #endif
333 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
334     vm_prot_t prot);
335 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
336 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
337     struct spglist *free);
338 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
339     struct spglist *free);
340 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
341 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
342     struct spglist *free);
343 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
344                     struct spglist *free);
345 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
346                                         vm_offset_t va);
347 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
348 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
349     vm_page_t m);
350 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
351     pd_entry_t newpde);
352 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
353
354 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
355
356 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
357 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
358 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
359 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
360 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
361 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
362 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
363     uint8_t *flags, int wait);
364 #endif
365 static void pmap_init_trm(void);
366
367 static __inline void pagezero(void *page);
368
369 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
370 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
371
372 void pmap_cold(void);
373 extern char _end[];
374 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
375 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
376 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
377 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
378 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
380 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 #endif
383 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
384 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
385 extern u_long tramp_idleptd;
386
387 static u_long
388 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
389 {
390         u_long res;
391
392         res = *physfree;
393         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
394         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
395         return (res);
396 }
397
398 static void
399 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
400 {
401         pt_entry_t *pt;
402
403         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
404             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
405                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
406 }
407
408 static void
409 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
410 {
411
412         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
413 }
414
415 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
416
417 /*
418  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
419  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
420  * does not require relocations.
421  */
422 void
423 pmap_cold(void)
424 {
425         pt_entry_t *pt;
426         u_long a;
427         u_int cr3, ncr4;
428
429         physfree = (u_long)&_end;
430         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
431                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
432         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
433                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
434         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
435         KERNend = physfree;
436
437         /* Allocate Kernel Page Tables */
438         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
439         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
440
441         /* Allocate Page Table Directory */
442 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
443         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
444         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
445 #endif
446         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
447
448         /*
449          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
450          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
451          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
452          * physical memory due to 1:1 mappings.
453          */
454         allocpages(1, &physfree);
455         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
456
457         /* vm86/bios stack */
458         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
459
460         /* pgtable + ext + IOPAGES */
461         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
462
463         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
464         for (a = 0; a < NKPT; a++)
465                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
466
467 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
468         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
469         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
470                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
471 #endif
472
473         /*
474          * Install recursive mapping for kernel page tables into
475          * itself.
476          */
477         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
478                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
479                     PG_RW;
480
481         /*
482          * Initialize page table pages mapping physical address zero
483          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
484          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
485          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
486          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
487          * kernel PDEs before we turn on paging.
488          *
489          * This and all other page table entries allow read and write
490          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
491          * access restrictions.
492          */
493         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
494         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
495         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
496
497         /* Map page table directory */
498 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
499         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
500 #endif
501         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
502
503         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
504         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
505
506         /* Map proc0kstack */
507         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
508         /* ISA hole already mapped */
509
510         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
511         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
512
513         /* Map page 0 into the vm86 page table */
514         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
515
516         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
517         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
518             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
519                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
520                     PG_M | PG_V;
521
522         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
523         ncr4 = 0;
524         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
525                 ncr4 |= CR4_PSE;
526                 pseflag = PG_PS;
527                 /*
528                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
529                  * page table pages are wasted.
530                  */
531                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
532                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
533                             PG_RW | PG_V;
534         }
535         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
536                 ncr4 |= CR4_PGE;
537                 pgeflag = PG_G;
538         }
539         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
540 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
541         ncr4 |= CR4_PAE;
542 #endif
543         if (ncr4 != 0)
544                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
545
546         /* Now enable paging */
547 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
548         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
549 #else
550         cr3 = (u_int)IdlePTD;
551 #endif
552         tramp_idleptd = cr3;
553         load_cr3(cr3);
554         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
555
556         /*
557          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
558          * linked to run.
559          */
560
561         /*
562          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
563          * to get some null pointer checks.
564          */
565         IdlePTD[0] = 0;
566         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
567 }
568
569 /*
570  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
571  *
572  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
573  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
574  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
575  */
576 void
577 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
578 {
579         vm_offset_t va;
580         pt_entry_t *pte, *unused;
581         struct pcpu *pc;
582         int i;
583
584         /*
585          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
586          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
587          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
588          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
589          * addresses to superpage mappings.
590          */
591         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
592
593         /*
594          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
595          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
596          * address space, because locore may not have mapped every physical
597          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
598          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
599          */
600         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
601
602         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
603
604         /*
605          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
606          */
607         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
608         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
609 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
610         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
611 #endif
612         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
613         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
614
615         /*
616          * Initialize the global pv list lock.
617          */
618         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
619
620         /*
621          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
622          * mapping of pages.
623          */
624 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
625         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
626
627         va = virtual_avail;
628         pte = vtopte(va);
629
630
631         /*
632          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
633          * during early boot.
634          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
635          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
636          */
637         pc = get_pcpu();
638         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
639         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
640         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
641         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
642
643         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
644
645         /*
646          * Crashdump maps.
647          */
648         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
649
650         /*
651          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
652          */
653         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
654
655         /*
656          * msgbufp is used to map the system message buffer.
657          */
658         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
659
660         /*
661          * KPTmap is used by pmap_kextract().
662          *
663          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
664          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
665          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
666          */
667         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
668
669         for (i = 0; i < NKPT; i++)
670                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
671
672         /*
673          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
674          * respectively.
675          */
676         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
677         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
678         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
679
680         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
681
682         virtual_avail = va;
683
684         /*
685          * Initialize the PAT MSR if present.
686          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
687          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
688          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
689          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
690          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
691          */
692         pmap_init_pat();
693 }
694
695 static void
696 pmap_init_reserved_pages(void)
697 {
698         struct pcpu *pc;
699         vm_offset_t pages;
700         int i;
701
702         CPU_FOREACH(i) {
703                 pc = pcpu_find(i);
704                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
705                     MTX_NEW);
706                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
707                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
708                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
709                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
710                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
711                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
712                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
713                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
714                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
715                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
716                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
717
718                 /*
719                  * Skip if the mappings have already been initialized,
720                  * i.e. this is the BSP.
721                  */
722                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
723                         continue;
724
725                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
726                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
727                 if (pages == 0)
728                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
729                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
730                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
731                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
732                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
733                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
734         }
735 }
736  
737 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
738
739 /*
740  * Setup the PAT MSR.
741  */
742 void
743 pmap_init_pat(void)
744 {
745         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
746         uint64_t pat_msr;
747         u_long cr0, cr4;
748         int i;
749
750         /* Set default PAT index table. */
751         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
752                 pat_table[i] = -1;
753         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
754         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
755         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
756         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
757         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
758         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
759
760         /*
761          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
762          * We assume that PAT support implies PGE.
763          */
764         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
765                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
766                         pat_index[i] = pat_table[i];
767                 pat_works = 0;
768                 return;
769         }
770
771         /*
772          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
773          * PAT entries.
774          *
775          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
776          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
777          * or Mode C Paging)
778          *
779          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
780          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
781          */
782         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
783             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
784                 pat_works = 0;
785
786         /* Initialize default PAT entries. */
787         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
788             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
789             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
790             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
791             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
792             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
793             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
794             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
795
796         if (pat_works) {
797                 /*
798                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
799                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
800                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
801                  */
802                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
803                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
804                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
805                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
806                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
807                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
808         } else {
809                 /*
810                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
811                  */
812                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
813                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
814                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
815         }
816
817         /* Disable PGE. */
818         cr4 = rcr4();
819         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
820
821         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
822         cr0 = rcr0();
823         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
824
825         /* Flushes caches and TLBs. */
826         wbinvd();
827         invltlb();
828
829         /* Update PAT and index table. */
830         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
831         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
832                 pat_index[i] = pat_table[i];
833
834         /* Flush caches and TLBs again. */
835         wbinvd();
836         invltlb();
837
838         /* Restore caches and PGE. */
839         load_cr0(cr0);
840         load_cr4(cr4);
841 }
842
843 /*
844  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
845  */
846 void
847 pmap_page_init(vm_page_t m)
848 {
849
850         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
851         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
852 }
853
854 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
855 static void *
856 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
857     int wait)
858 {
859
860         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
861         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
862         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
863             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
864 }
865 #endif
866
867 /*
868  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
869  * Requirements:
870  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
871  *    are ever set, PG_V in particular.
872  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
873  *    on PAE systems.  This should be ok.
874  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
875  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
876  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
877  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
878  */
879 static vm_offset_t
880 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
881 {
882         pt_entry_t *pte;
883         vm_offset_t va;
884
885         va = *head;
886         if (va == 0)
887                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
888         pte = vtopte(va);
889         *head = *pte;
890         if (*head & PG_V)
891                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
892         *pte = 0;
893         return (va);
894 }
895
896 static void
897 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
898 {
899         pt_entry_t *pte;
900
901         if (va & PG_V)
902                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
903         pte = vtopte(va);
904         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
905         *head = va;
906 }
907
908 static void
909 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
910 {
911         int i;
912         vm_offset_t va;
913
914         *head = 0;
915         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
916                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
917                 pmap_ptelist_free(head, va);
918         }
919 }
920
921
922 /*
923  *      Initialize the pmap module.
924  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
925  *      system needs to map virtual memory.
926  */
927 void
928 pmap_init(void)
929 {
930         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
931         vm_page_t mpte;
932         vm_size_t s;
933         int i, pv_npg;
934
935         /*
936          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
937          * page table pages.
938          */ 
939         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
940         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
941                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
942                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
943                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
944                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
945                 mpte->pindex = i + KPTDI;
946                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
947                 mpte->wire_count = 1;
948                 if (pseflag != 0 &&
949                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
950                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
951                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
952         }
953         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
954         vm_wire_add(NKPT);
955
956         /*
957          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
958          * high water mark so that the system can recover from excessive
959          * numbers of pv entries.
960          */
961         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
962         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
963         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
964         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
965         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
966
967         /*
968          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
969          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
970          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
971          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
972          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
973          * include at least one feature that is only supported by older Intel
974          * or newer AMD processors.
975          */
976         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
977             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
978             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
979             AMDID2_FMA4)) == 0)
980                 workaround_erratum383 = 1;
981
982         /*
983          * Are large page mappings supported and enabled?
984          */
985         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
986         if (pseflag == 0)
987                 pg_ps_enabled = 0;
988         else if (pg_ps_enabled) {
989                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
990                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
991                 pagesizes[1] = NBPDR;
992         }
993
994         /*
995          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
996          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
997          */
998         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
999             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1000
1001         /*
1002          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1003          */
1004         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1005         s = round_page(s);
1006         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1007         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1008                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1009
1010         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1011         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1012         if (pv_chunkbase == NULL)
1013                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1014         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1015 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1016         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1017             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1018             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1019         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1020 #endif
1021
1022         pmap_initialized = 1;
1023         pmap_init_trm();
1024
1025         if (!bootverbose)
1026                 return;
1027         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1028                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1029                 if (ppim->va == 0)
1030                         continue;
1031                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1032                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1033         }
1034
1035 }
1036
1037
1038 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1039         "Max number of PV entries");
1040 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1041         "Page share factor per proc");
1042
1043 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1044     "2/4MB page mapping counters");
1045
1046 static u_long pmap_pde_demotions;
1047 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1048     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1049
1050 static u_long pmap_pde_mappings;
1051 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1052     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1053
1054 static u_long pmap_pde_p_failures;
1055 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1056     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1057
1058 static u_long pmap_pde_promotions;
1059 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1060     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1061
1062 /***************************************************
1063  * Low level helper routines.....
1064  ***************************************************/
1065
1066 boolean_t
1067 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1068 {
1069
1070         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1071             pat_index[(int)mode] >= 0);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1076  * caching mode.
1077  */
1078 int
1079 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1080 {
1081         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1082
1083         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1084                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1085
1086         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1087         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1088
1089         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1090         pat_idx = pat_index[mode];
1091
1092         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1093         cache_bits = 0;
1094         if (pat_idx & 0x4)
1095                 cache_bits |= pat_flag;
1096         if (pat_idx & 0x2)
1097                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1098         if (pat_idx & 0x1)
1099                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1100         return (cache_bits);
1101 }
1102
1103 bool
1104 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1105 {
1106
1107         return (pg_ps_enabled);
1108 }
1109
1110 /*
1111  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1112  */
1113 static void
1114 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1115 {
1116         pd_entry_t *pde;
1117
1118         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1119         pde_store(pde, newpde);
1120 }
1121
1122 /*
1123  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1124  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1125  * calling processor's TLB is affected.
1126  *
1127  * The calling thread must be pinned to a processor.
1128  */
1129 static void
1130 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1131 {
1132
1133         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1134                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1135                 invlpg(va);
1136         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1137                 /*
1138                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1139                  * because there are too many to flush individually.
1140                  */
1141                 invltlb();
1142 }
1143
1144 void
1145 invltlb_glob(void)
1146 {
1147
1148         invltlb();
1149 }
1150
1151
1152 #ifdef SMP
1153 /*
1154  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1155  *
1156  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1157  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1158  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1159  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1160  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1161  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1162  * one of the following functions but before a store updating the page
1163  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1164  * processor before its pm_active field is checked but due to
1165  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1166  * pmap as inactive on the other processor.
1167  * 
1168  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1169  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1170  * processor.
1171  */
1172 void
1173 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1174 {
1175         cpuset_t *mask, other_cpus;
1176         u_int cpuid;
1177
1178         sched_pin();
1179         if (pmap == kernel_pmap) {
1180                 invlpg(va);
1181                 mask = &all_cpus;
1182         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1183                 mask = &all_cpus;
1184         } else {
1185                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1186                 other_cpus = all_cpus;
1187                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1188                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1189                 mask = &other_cpus;
1190         }
1191         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1192         sched_unpin();
1193 }
1194
1195 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1196 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1197
1198 void
1199 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1200 {
1201         cpuset_t *mask, other_cpus;
1202         vm_offset_t addr;
1203         u_int cpuid;
1204
1205         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1206                 pmap_invalidate_all(pmap);
1207                 return;
1208         }
1209
1210         sched_pin();
1211         if (pmap == kernel_pmap) {
1212                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1213                         invlpg(addr);
1214                 mask = &all_cpus;
1215         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1216                 mask = &all_cpus;
1217         } else {
1218                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1219                 other_cpus = all_cpus;
1220                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1221                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1222                 mask = &other_cpus;
1223         }
1224         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1225         sched_unpin();
1226 }
1227
1228 void
1229 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1230 {
1231         cpuset_t *mask, other_cpus;
1232         u_int cpuid;
1233
1234         sched_pin();
1235         if (pmap == kernel_pmap) {
1236                 invltlb();
1237                 mask = &all_cpus;
1238         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1239                 mask = &all_cpus;
1240         } else {
1241                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1242                 other_cpus = all_cpus;
1243                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1244                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1245                 mask = &other_cpus;
1246         }
1247         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1248         sched_unpin();
1249 }
1250
1251 void
1252 pmap_invalidate_cache(void)
1253 {
1254
1255         sched_pin();
1256         wbinvd();
1257         smp_cache_flush();
1258         sched_unpin();
1259 }
1260
1261 struct pde_action {
1262         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1263         vm_offset_t va;
1264         pd_entry_t *pde;
1265         pd_entry_t newpde;
1266         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1267 };
1268
1269 static void
1270 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1271 {
1272         struct pde_action *act = arg;
1273         pd_entry_t *pde;
1274
1275         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1276                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1277                 pde_store(pde, act->newpde);
1278         }
1279 }
1280
1281 static void
1282 pmap_update_pde_user(void *arg)
1283 {
1284         struct pde_action *act = arg;
1285
1286         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1287                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1288 }
1289
1290 static void
1291 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1292 {
1293         struct pde_action *act = arg;
1294
1295         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1296                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1301  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1302  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1303  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1304  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1305  * hardware error.
1306  */
1307 static void
1308 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1309 {
1310         struct pde_action act;
1311         cpuset_t active, other_cpus;
1312         u_int cpuid;
1313
1314         sched_pin();
1315         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1316         other_cpus = all_cpus;
1317         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1318         if (pmap == kernel_pmap)
1319                 active = all_cpus;
1320         else
1321                 active = pmap->pm_active;
1322         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1323                 act.store = cpuid;
1324                 act.invalidate = active;
1325                 act.va = va;
1326                 act.pde = pde;
1327                 act.newpde = newpde;
1328                 CPU_SET(cpuid, &active);
1329                 smp_rendezvous_cpus(active,
1330                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1331                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1332                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1333         } else {
1334                 if (pmap == kernel_pmap)
1335                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1336                 else
1337                         pde_store(pde, newpde);
1338                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1339                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1340         }
1341         sched_unpin();
1342 }
1343 #else /* !SMP */
1344 /*
1345  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1346  * We inline these within pmap.c for speed.
1347  */
1348 PMAP_INLINE void
1349 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1350 {
1351
1352         if (pmap == kernel_pmap)
1353                 invlpg(va);
1354 }
1355
1356 PMAP_INLINE void
1357 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1358 {
1359         vm_offset_t addr;
1360
1361         if (pmap == kernel_pmap)
1362                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1363                         invlpg(addr);
1364 }
1365
1366 PMAP_INLINE void
1367 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1368 {
1369
1370         if (pmap == kernel_pmap)
1371                 invltlb();
1372 }
1373
1374 PMAP_INLINE void
1375 pmap_invalidate_cache(void)
1376 {
1377
1378         wbinvd();
1379 }
1380
1381 static void
1382 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1383 {
1384
1385         if (pmap == kernel_pmap)
1386                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1387         else
1388                 pde_store(pde, newpde);
1389         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1390                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1391 }
1392 #endif /* !SMP */
1393
1394 static void
1395 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1396 {
1397
1398         /*
1399          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1400          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1401          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1402          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1403          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1404          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1405          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1406          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1407          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1408          */
1409         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1410                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1411         else
1412                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1413 }
1414
1415 DEFINE_IFUNC(, void, pmap_invalidate_cache_range, (vm_offset_t, vm_offset_t),
1416     static)
1417 {
1418
1419         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0)
1420                 return (pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop);
1421         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0)
1422                 return (pmap_force_invalidate_cache_range);
1423         return (pmap_invalidate_cache_range_all);
1424 }
1425
1426 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1427
1428 static void
1429 pmap_invalidate_cache_range_check_align(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1430 {
1431
1432         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1433             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1434         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1435             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1436 }
1437
1438 static void
1439 pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1440 {
1441
1442         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1443 }
1444
1445 void
1446 pmap_force_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1447 {
1448
1449         sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1450         if (eva - sva >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1451                 /*
1452                  * The supplied range is bigger than 2MB.
1453                  * Globally invalidate cache.
1454                  */
1455                 pmap_invalidate_cache();
1456                 return;
1457         }
1458
1459         /*
1460          * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1461          * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1462          * range.  The local APIC is always uncached, so we
1463          * don't need to flush for that range anyway.
1464          */
1465         if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1466                 return;
1467
1468         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0) {
1469                 /*
1470                  * Do per-cache line flush.  Use the sfence
1471                  * instruction to insure that previous stores are
1472                  * included in the write-back.  The processor
1473                  * propagates flush to other processors in the cache
1474                  * coherence domain.
1475                  */
1476                 sfence();
1477                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1478                         clflushopt(sva);
1479                 sfence();
1480         } else {
1481                 /*
1482                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1483                  */
1484                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1485                         mfence();
1486                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1487                         clflush(sva);
1488                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1489                         mfence();
1490         }
1491 }
1492
1493 static void
1494 pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1495 {
1496
1497         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1498         pmap_invalidate_cache();
1499 }
1500
1501 void
1502 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1503 {
1504         int i;
1505
1506         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1507             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1508                 pmap_invalidate_cache();
1509         } else {
1510                 for (i = 0; i < count; i++)
1511                         pmap_flush_page(pages[i]);
1512         }
1513 }
1514
1515 /*
1516  * Are we current address space or kernel?
1517  */
1518 static __inline int
1519 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1520 {
1521
1522         return (pmap == kernel_pmap);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1527  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1528  */
1529 pt_entry_t *
1530 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1531 {
1532         pd_entry_t newpf;
1533         pd_entry_t *pde;
1534
1535         pde = pmap_pde(pmap, va);
1536         if (*pde & PG_PS)
1537                 return (pde);
1538         if (*pde != 0) {
1539                 /* are we current address space or kernel? */
1540                 if (pmap_is_current(pmap))
1541                         return (vtopte(va));
1542                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1543                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1544                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1545                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1546                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1547                 }
1548                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1549         }
1550         return (NULL);
1551 }
1552
1553 /*
1554  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1555  * being NULL.
1556  */
1557 static __inline void
1558 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1559 {
1560
1561         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1562                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1563 }
1564
1565 /*
1566  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1567  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1568  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1569  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1570  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1571  */
1572 static __inline void
1573 invlcaddr(void *caddr)
1574 {
1575
1576         invlpg((u_int)caddr);
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1581  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1582  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1583  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1584  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1585  *
1586  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1587  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1588  */
1589 static pt_entry_t *
1590 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1591 {
1592         pd_entry_t newpf;
1593         pd_entry_t *pde;
1594
1595         pde = pmap_pde(pmap, va);
1596         if (*pde & PG_PS)
1597                 return (pde);
1598         if (*pde != 0) {
1599                 /* are we current address space or kernel? */
1600                 if (pmap_is_current(pmap))
1601                         return (vtopte(va));
1602                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1603                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1604                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1605                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1606                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1607 #ifdef SMP
1608                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1609 #endif
1610                         invlcaddr(PADDR1);
1611                         PMAP1changed++;
1612                 } else
1613 #ifdef SMP
1614                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1615                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1616                         invlcaddr(PADDR1);
1617                         PMAP1changedcpu++;
1618                 } else
1619 #endif
1620                         PMAP1unchanged++;
1621                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1622         }
1623         return (0);
1624 }
1625
1626 static pt_entry_t *
1627 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1628 {
1629         pd_entry_t newpf;
1630         pd_entry_t *pde;
1631
1632         pde = pmap_pde(pmap, va);
1633         if (*pde & PG_PS)
1634                 return (pde);
1635         if (*pde != 0) {
1636                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1637                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1638                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1639                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1640                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1641 #ifdef SMP
1642                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1643 #endif
1644                         invlcaddr(PADDR3);
1645                         PMAP1changed++;
1646                 } else
1647 #ifdef SMP
1648                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1649                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1650                         invlcaddr(PADDR3);
1651                         PMAP1changedcpu++;
1652                 } else
1653 #endif
1654                         PMAP1unchanged++;
1655                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1656         }
1657         return (0);
1658 }
1659
1660 static pt_entry_t
1661 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1662 {
1663         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1664
1665         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1666         pde &= PG_FRAME;
1667         critical_enter();
1668         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1669         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1670                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1671                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1672         }
1673         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1674             (NPTEPG - 1));
1675         pte = *ptep;
1676         critical_exit();
1677         return (pte);
1678 }
1679
1680 /*
1681  *      Routine:        pmap_extract
1682  *      Function:
1683  *              Extract the physical page address associated
1684  *              with the given map/virtual_address pair.
1685  */
1686 vm_paddr_t 
1687 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1688 {
1689         vm_paddr_t rtval;
1690         pt_entry_t pte;
1691         pd_entry_t pde;
1692
1693         rtval = 0;
1694         PMAP_LOCK(pmap);
1695         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1696         if (pde != 0) {
1697                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1698                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1699                 else {
1700                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1701                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1702                 }
1703         }
1704         PMAP_UNLOCK(pmap);
1705         return (rtval);
1706 }
1707
1708 /*
1709  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1710  *      Function:
1711  *              Atomically extract and hold the physical page
1712  *              with the given pmap and virtual address pair
1713  *              if that mapping permits the given protection.
1714  */
1715 vm_page_t
1716 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1717 {
1718         pd_entry_t pde;
1719         pt_entry_t pte;
1720         vm_page_t m;
1721         vm_paddr_t pa;
1722
1723         pa = 0;
1724         m = NULL;
1725         PMAP_LOCK(pmap);
1726 retry:
1727         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1728         if (pde != 0) {
1729                 if (pde & PG_PS) {
1730                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1731                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1732                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1733                                         goto retry;
1734                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1735                         }
1736                 } else {
1737                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1738                         if (pte != 0 &&
1739                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1740                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1741                                     &pa))
1742                                         goto retry;
1743                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1744                         }
1745                 }
1746                 if (m != NULL)
1747                         vm_page_hold(m);
1748         }
1749         PA_UNLOCK_COND(pa);
1750         PMAP_UNLOCK(pmap);
1751         return (m);
1752 }
1753
1754 /***************************************************
1755  * Low level mapping routines.....
1756  ***************************************************/
1757
1758 /*
1759  * Add a wired page to the kva.
1760  * Note: not SMP coherent.
1761  *
1762  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1763  */
1764 PMAP_INLINE void 
1765 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1766 {
1767         pt_entry_t *pte;
1768
1769         pte = vtopte(va);
1770         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1771 }
1772
1773 static __inline void
1774 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1775 {
1776         pt_entry_t *pte;
1777
1778         pte = vtopte(va);
1779         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1780             mode, 0));
1781 }
1782
1783 /*
1784  * Remove a page from the kernel pagetables.
1785  * Note: not SMP coherent.
1786  *
1787  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1788  */
1789 PMAP_INLINE void
1790 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1791 {
1792         pt_entry_t *pte;
1793
1794         pte = vtopte(va);
1795         pte_clear(pte);
1796 }
1797
1798 /*
1799  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1800  *      virtual address space.
1801  *
1802  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1803  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1804  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1805  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1806  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1807  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1808  *      region.
1809  */
1810 vm_offset_t
1811 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1812 {
1813         vm_offset_t va, sva;
1814         vm_paddr_t superpage_offset;
1815         pd_entry_t newpde;
1816
1817         va = *virt;
1818         /*
1819          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1820          * least one superpage mapping to be created?
1821          */ 
1822         superpage_offset = start & PDRMASK;
1823         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1824                 /*
1825                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1826                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1827                  */
1828                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1829                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1830                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1831                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1832         }
1833         sva = va;
1834         while (start < end) {
1835                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1836                     pseflag != 0) {
1837                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1838                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1839                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1840                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1841                         va += NBPDR;
1842                         start += NBPDR;
1843                 } else {
1844                         pmap_kenter(va, start);
1845                         va += PAGE_SIZE;
1846                         start += PAGE_SIZE;
1847                 }
1848         }
1849         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1850         *virt = va;
1851         return (sva);
1852 }
1853
1854
1855 /*
1856  * Add a list of wired pages to the kva
1857  * this routine is only used for temporary
1858  * kernel mappings that do not need to have
1859  * page modification or references recorded.
1860  * Note that old mappings are simply written
1861  * over.  The page *must* be wired.
1862  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1863  */
1864 void
1865 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1866 {
1867         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1868         vm_page_t m;
1869
1870         oldpte = 0;
1871         pte = vtopte(sva);
1872         endpte = pte + count;
1873         while (pte < endpte) {
1874                 m = *ma++;
1875                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1876                     m->md.pat_mode, 0);
1877                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1878                         oldpte |= *pte;
1879 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1880                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1881 #else
1882                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1883 #endif
1884                 }
1885                 pte++;
1886         }
1887         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1888                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1889                     PAGE_SIZE);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * This routine tears out page mappings from the
1894  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1895  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1896  */
1897 void
1898 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1899 {
1900         vm_offset_t va;
1901
1902         va = sva;
1903         while (count-- > 0) {
1904                 pmap_kremove(va);
1905                 va += PAGE_SIZE;
1906         }
1907         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1908 }
1909
1910 /***************************************************
1911  * Page table page management routines.....
1912  ***************************************************/
1913 /*
1914  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1915  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1916  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1917  */
1918 static __inline void
1919 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1920     boolean_t set_PG_ZERO)
1921 {
1922
1923         if (set_PG_ZERO)
1924                 m->flags |= PG_ZERO;
1925         else
1926                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1927         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1928 }
1929
1930 /*
1931  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1932  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1933  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1934  * ordered by this virtual address range.
1935  */
1936 static __inline int
1937 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1938 {
1939
1940         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1941         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1942 }
1943
1944 /*
1945  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1946  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1947  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1948  * specified virtual address.
1949  */
1950 static __inline vm_page_t
1951 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1952 {
1953
1954         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1955         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1956 }
1957
1958 /*
1959  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1960  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1961  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1962  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1963  */
1964 static inline boolean_t
1965 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1966 {
1967
1968         --m->wire_count;
1969         if (m->wire_count == 0) {
1970                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1971                 return (TRUE);
1972         } else
1973                 return (FALSE);
1974 }
1975
1976 static void
1977 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1978 {
1979
1980         /*
1981          * unmap the page table page
1982          */
1983         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1984         --pmap->pm_stats.resident_count;
1985
1986         /*
1987          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1988          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1989          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1990          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1991          * shootdown is done.
1992          */
1993         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1994         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1995 }
1996
1997 /*
1998  * After removing a page table entry, this routine is used to
1999  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2000  */
2001 static int
2002 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2003 {
2004         pd_entry_t ptepde;
2005         vm_page_t mpte;
2006
2007         if (pmap == kernel_pmap)
2008                 return (0);
2009         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
2010         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
2011         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
2012 }
2013
2014 /*
2015  * Initialize the pmap for the swapper process.
2016  */
2017 void
2018 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2019 {
2020
2021         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2022         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
2023 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2024         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2025 #endif
2026         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2027         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2028         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2029         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2030         pmap_activate_boot(pmap);
2031 }
2032
2033 /*
2034  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2035  * such as one in a vmspace structure.
2036  */
2037 int
2038 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2039 {
2040         vm_page_t m;
2041         int i;
2042
2043         /*
2044          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2045          * page directory table.
2046          */
2047         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2048                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2049                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2050                         return (0);
2051 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2052                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2053                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2054                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2055                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2056                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2057                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2058 #endif
2059                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2060         }
2061         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2062             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2063
2064         /*
2065          * allocate the page directory page(s)
2066          */
2067         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2068                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2069                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2070                 if (m == NULL) {
2071                         vm_wait(NULL);
2072                 } else {
2073                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2074 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2075                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2076 #endif
2077                         i++;
2078                 }
2079         }
2080
2081         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2082
2083         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2084                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2085                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2086
2087         /* Install the trampoline mapping. */
2088         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2089
2090         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2091         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2092         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2093
2094         return (1);
2095 }
2096
2097 /*
2098  * this routine is called if the page table page is not
2099  * mapped correctly.
2100  */
2101 static vm_page_t
2102 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2103 {
2104         vm_paddr_t ptepa;
2105         vm_page_t m;
2106
2107         /*
2108          * Allocate a page table page.
2109          */
2110         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2111             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2112                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2113                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2114                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2115                         vm_wait(NULL);
2116                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2117                         PMAP_LOCK(pmap);
2118                 }
2119
2120                 /*
2121                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2122                  * page may have been allocated.
2123                  */
2124                 return (NULL);
2125         }
2126         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2127                 pmap_zero_page(m);
2128
2129         /*
2130          * Map the pagetable page into the process address space, if
2131          * it isn't already there.
2132          */
2133
2134         pmap->pm_stats.resident_count++;
2135
2136         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2137         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2138                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2139
2140         return (m);
2141 }
2142
2143 static vm_page_t
2144 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2145 {
2146         u_int ptepindex;
2147         pd_entry_t ptepa;
2148         vm_page_t m;
2149
2150         /*
2151          * Calculate pagetable page index
2152          */
2153         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2154 retry:
2155         /*
2156          * Get the page directory entry
2157          */
2158         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2159
2160         /*
2161          * This supports switching from a 4MB page to a
2162          * normal 4K page.
2163          */
2164         if (ptepa & PG_PS) {
2165                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2166                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2167         }
2168
2169         /*
2170          * If the page table page is mapped, we just increment the
2171          * hold count, and activate it.
2172          */
2173         if (ptepa) {
2174                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2175                 m->wire_count++;
2176         } else {
2177                 /*
2178                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2179                  * been deallocated. 
2180                  */
2181                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2182                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2183                         goto retry;
2184         }
2185         return (m);
2186 }
2187
2188
2189 /***************************************************
2190 * Pmap allocation/deallocation routines.
2191  ***************************************************/
2192
2193 /*
2194  * Release any resources held by the given physical map.
2195  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2196  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2197  */
2198 void
2199 pmap_release(pmap_t pmap)
2200 {
2201         vm_page_t m;
2202         int i;
2203
2204         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2205             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2206             pmap->pm_stats.resident_count));
2207         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2208             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2209         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2210             ("releasing active pmap %p", pmap));
2211
2212         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2213
2214         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2215                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2216 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2217                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2218                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2219 #endif
2220                 vm_page_unwire_noq(m);
2221                 vm_page_free(m);
2222         }
2223 }
2224
2225 static int
2226 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2227 {
2228         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2229
2230         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2231 }
2232 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2233     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2234
2235 static int
2236 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2237 {
2238         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2239
2240         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2241 }
2242 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2243     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2244
2245 /*
2246  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2247  */
2248 void
2249 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2250 {
2251         vm_paddr_t ptppaddr;
2252         vm_page_t nkpg;
2253         pd_entry_t newpdir;
2254
2255         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2256         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2257         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2258                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2259         while (kernel_vm_end < addr) {
2260                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2261                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2262                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2263                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2264                                 break;
2265                         }
2266                         continue;
2267                 }
2268
2269                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2270                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2271                     VM_ALLOC_ZERO);
2272                 if (nkpg == NULL)
2273                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2274
2275                 nkpt++;
2276
2277                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2278                         pmap_zero_page(nkpg);
2279                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2280                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2281                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2282
2283                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2284                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2285                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2286                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2287                         break;
2288                 }
2289         }
2290 }
2291
2292
2293 /***************************************************
2294  * page management routines.
2295  ***************************************************/
2296
2297 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2298 CTASSERT(_NPCM == 11);
2299 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2300
2301 static __inline struct pv_chunk *
2302 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2303 {
2304
2305         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2306 }
2307
2308 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2309
2310 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2311 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2312
2313 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2314         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2315         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2316         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2317         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2318 };
2319
2320 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2321         "Current number of pv entries");
2322
2323 #ifdef PV_STATS
2324 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2325
2326 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2327         "Current number of pv entry chunks");
2328 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2329         "Current number of pv entry chunks allocated");
2330 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2331         "Current number of pv entry chunks frees");
2332 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2333         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2334
2335 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2336 static int pv_entry_spare;
2337
2338 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2339         "Current number of pv entry frees");
2340 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2341         "Current number of pv entry allocs");
2342 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2343         "Current number of spare pv entries");
2344 #endif
2345
2346 /*
2347  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2348  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2349  * another pv entry chunk.
2350  */
2351 static vm_page_t
2352 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2353 {
2354         struct pch newtail;
2355         struct pv_chunk *pc;
2356         struct md_page *pvh;
2357         pd_entry_t *pde;
2358         pmap_t pmap;
2359         pt_entry_t *pte, tpte;
2360         pv_entry_t pv;
2361         vm_offset_t va;
2362         vm_page_t m, m_pc;
2363         struct spglist free;
2364         uint32_t inuse;
2365         int bit, field, freed;
2366
2367         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2368         pmap = NULL;
2369         m_pc = NULL;
2370         SLIST_INIT(&free);
2371         TAILQ_INIT(&newtail);
2372         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2373             SLIST_EMPTY(&free))) {
2374                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2375                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2376                         if (pmap != NULL) {
2377                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2378                                 if (pmap != locked_pmap)
2379                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2380                         }
2381                         pmap = pc->pc_pmap;
2382                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2383                         if (pmap > locked_pmap)
2384                                 PMAP_LOCK(pmap);
2385                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2386                                 pmap = NULL;
2387                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2388                                 continue;
2389                         }
2390                 }
2391
2392                 /*
2393                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2394                  */
2395                 freed = 0;
2396                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2397                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2398                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2399                                 bit = bsfl(inuse);
2400                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2401                                 va = pv->pv_va;
2402                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2403                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2404                                         continue;
2405                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2406                                 tpte = *pte;
2407                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2408                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2409                                 pmap_pte_release(pte);
2410                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2411                                         continue;
2412                                 KASSERT(tpte != 0,
2413                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2414                                     pmap, va));
2415                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2416                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2417                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2418                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2419                                         vm_page_dirty(m);
2420                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2421                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2422                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2423                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2424                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2425                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2426                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2427                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2428                                                     PGA_WRITEABLE);
2429                                         }
2430                                 }
2431                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2432                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2433                                 freed++;
2434                         }
2435                 }
2436                 if (freed == 0) {
2437                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2438                         continue;
2439                 }
2440                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2441                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2442                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2443                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2444                 pv_entry_count -= freed;
2445                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2446                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2447                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2448                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2449                                     pc_list);
2450                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2451
2452                                 /*
2453                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2454                                  * sufficient.
2455                                  */
2456                                 if (pmap == locked_pmap)
2457                                         goto out;
2458                                 break;
2459                         }
2460                 if (field == _NPCM) {
2461                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2462                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2463                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2464                         /* Entire chunk is free; return it. */
2465                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2466                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2467                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2468                         break;
2469                 }
2470         }
2471 out:
2472         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2473         if (pmap != NULL) {
2474                 pmap_invalidate_all(pmap);
2475                 if (pmap != locked_pmap)
2476                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2477         }
2478         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2479                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2480                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2481                 /* Recycle a freed page table page. */
2482                 m_pc->wire_count = 1;
2483         }
2484         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2485         return (m_pc);
2486 }
2487
2488 /*
2489  * free the pv_entry back to the free list
2490  */
2491 static void
2492 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2493 {
2494         struct pv_chunk *pc;
2495         int idx, field, bit;
2496
2497         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2498         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2499         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2500         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2501         pv_entry_count--;
2502         pc = pv_to_chunk(pv);
2503         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2504         field = idx / 32;
2505         bit = idx % 32;
2506         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2507         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2508                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2509                         /*
2510                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2511                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2512                          */
2513                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2514                             pc)) {
2515                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2516                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2517                                     pc_list);
2518                         }
2519                         return;
2520                 }
2521         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2522         free_pv_chunk(pc);
2523 }
2524
2525 static void
2526 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2527 {
2528         vm_page_t m;
2529
2530         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2531         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2532         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2533         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2534         /* entire chunk is free, return it */
2535         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2536         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2537         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2538         vm_page_free(m);
2539         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2540 }
2541
2542 /*
2543  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2544  * when needed.
2545  */
2546 static pv_entry_t
2547 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2548 {
2549         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2550         static struct timeval lastprint;
2551         int bit, field;
2552         pv_entry_t pv;
2553         struct pv_chunk *pc;
2554         vm_page_t m;
2555
2556         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2557         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2558         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2559         pv_entry_count++;
2560         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2561                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2562                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2563                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2564                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2565 retry:
2566         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2567         if (pc != NULL) {
2568                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2569                         if (pc->pc_map[field]) {
2570                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2571                                 break;
2572                         }
2573                 }
2574                 if (field < _NPCM) {
2575                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2576                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2577                         /* If this was the last item, move it to tail */
2578                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2579                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2580                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2581                                         return (pv);    /* not full, return */
2582                                 }
2583                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2584                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2585                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2586                         return (pv);
2587                 }
2588         }
2589         /*
2590          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2591          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2592          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2593          */
2594         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2595             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2596                 if (try) {
2597                         pv_entry_count--;
2598                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2599                         return (NULL);
2600                 }
2601                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2602                 if (m == NULL)
2603                         goto retry;
2604         }
2605         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2606         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2607         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2608         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2609         pc->pc_pmap = pmap;
2610         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2611         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2612                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2613         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2614         pv = &pc->pc_pventry[0];
2615         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2616         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2617         return (pv);
2618 }
2619
2620 static __inline pv_entry_t
2621 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2622 {
2623         pv_entry_t pv;
2624
2625         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2626         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2627                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2628                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2629                         break;
2630                 }
2631         }
2632         return (pv);
2633 }
2634
2635 static void
2636 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2637 {
2638         struct md_page *pvh;
2639         pv_entry_t pv;
2640         vm_offset_t va_last;
2641         vm_page_t m;
2642
2643         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2644         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2645             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2646
2647         /*
2648          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2649          * page's pv list.
2650          */
2651         pvh = pa_to_pvh(pa);
2652         va = trunc_4mpage(va);
2653         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2654         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2655         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2656         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2657         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2658         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2659         do {
2660                 m++;
2661                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2662                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2663                 va += PAGE_SIZE;
2664                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2665         } while (va < va_last);
2666 }
2667
2668 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2669 static void
2670 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2671 {
2672         struct md_page *pvh;
2673         pv_entry_t pv;
2674         vm_offset_t va_last;
2675         vm_page_t m;
2676
2677         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2678         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2679             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2680
2681         /*
2682          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2683          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2684          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2685          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2686          * removes one of the mappings that is being promoted.
2687          */
2688         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2689         va = trunc_4mpage(va);
2690         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2691         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2692         pvh = pa_to_pvh(pa);
2693         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2694         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2695         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2696         do {
2697                 m++;
2698                 va += PAGE_SIZE;
2699                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2700         } while (va < va_last);
2701 }
2702 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2703
2704 static void
2705 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2706 {
2707         pv_entry_t pv;
2708
2709         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2710         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2711         free_pv_entry(pmap, pv);
2712 }
2713
2714 static void
2715 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2716 {
2717         struct md_page *pvh;
2718
2719         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2720         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2721         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2722                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2723                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2724                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2725         }
2726 }
2727
2728 /*
2729  * Create a pv entry for page at pa for
2730  * (pmap, va).
2731  */
2732 static void
2733 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2734 {
2735         pv_entry_t pv;
2736
2737         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2738         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2739         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2740         pv->pv_va = va;
2741         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2742 }
2743
2744 /*
2745  * Conditionally create a pv entry.
2746  */
2747 static boolean_t
2748 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2749 {
2750         pv_entry_t pv;
2751
2752         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2753         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2754         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2755             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2756                 pv->pv_va = va;
2757                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2758                 return (TRUE);
2759         } else
2760                 return (FALSE);
2761 }
2762
2763 /*
2764  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2765  */
2766 static bool
2767 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2768 {
2769         struct md_page *pvh;
2770         pv_entry_t pv;
2771         bool noreclaim;
2772
2773         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2774         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2775         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2776             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2777                 return (false);
2778         pv->pv_va = va;
2779         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2780         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2781         return (true);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2786  */
2787 static void
2788 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2789 {
2790         pt_entry_t *pte;
2791
2792         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2793                 *pte = newpte;  
2794                 newpte += PAGE_SIZE;
2795         }
2796 }
2797
2798 /*
2799  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2800  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2801  */
2802 static boolean_t
2803 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2804 {
2805         pd_entry_t newpde, oldpde;
2806         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2807         vm_paddr_t mptepa;
2808         vm_page_t mpte;
2809         struct spglist free;
2810         vm_offset_t sva;
2811
2812         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2813         oldpde = *pde;
2814         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2815             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2816         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2817             NULL) {
2818                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2819                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2820                     " is missing"));
2821
2822                 /*
2823                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2824                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2825                  * allocation of the new page table page fails.
2826                  */
2827                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2828                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2829                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2830                         SLIST_INIT(&free);
2831                         sva = trunc_4mpage(va);
2832                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2833                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2834                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2835                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2836                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2837                             " in pmap %p", va, pmap);
2838                         return (FALSE);
2839                 }
2840                 if (pmap != kernel_pmap)
2841                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2842         }
2843         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2844
2845         /*
2846          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2847          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2848          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2849          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2850          */
2851         if (pmap == kernel_pmap)
2852                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2853         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2854                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2855                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2856 #ifdef SMP
2857                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2858 #endif
2859                         invlcaddr(PADDR1);
2860                         PMAP1changed++;
2861                 } else
2862 #ifdef SMP
2863                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2864                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2865                         invlcaddr(PADDR1);
2866                         PMAP1changedcpu++;
2867                 } else
2868 #endif
2869                         PMAP1unchanged++;
2870                 firstpte = PADDR1;
2871         } else {
2872                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2873                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2874                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2875                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2876                 }
2877                 firstpte = PADDR2;
2878         }
2879         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2880         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2881             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2882         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2883             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2884         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2885         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2886                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2887
2888         /*
2889          * If the page table page is new, initialize it.
2890          */
2891         if (mpte->wire_count == 1) {
2892                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2893                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2894         }
2895         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2896             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2897             " addresses"));
2898
2899         /*
2900          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2901          * entries.
2902          */ 
2903         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2904                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2905         
2906         /*
2907          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2908          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2909          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2910          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2911          * the read above and the store below. 
2912          */
2913         if (workaround_erratum383)
2914                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2915         else if (pmap == kernel_pmap)
2916                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2917         else
2918                 pde_store(pde, newpde); 
2919         if (firstpte == PADDR2)
2920                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2921
2922         /*
2923          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2924          */
2925         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2926
2927         /*
2928          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2929          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2930          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2931          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2932          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2933          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2934          * the 2mpage to referencing the page table page.
2935          */
2936         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2937                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2938
2939         pmap_pde_demotions++;
2940         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2941             " in pmap %p", va, pmap);
2942         return (TRUE);
2943 }
2944
2945 /*
2946  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2947  */
2948 static void
2949 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2950 {
2951         pd_entry_t newpde;
2952         vm_paddr_t mptepa;
2953         vm_page_t mpte;
2954
2955         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2956         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2957         if (mpte == NULL)
2958                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2959
2960         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2961         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2962
2963         /*
2964          * Initialize the page table page.
2965          */
2966         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2967
2968         /*
2969          * Remove the mapping.
2970          */
2971         if (workaround_erratum383)
2972                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2973         else 
2974                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2975
2976         /*
2977          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2978          */
2979         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2980 }
2981
2982 /*
2983  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2984  */
2985 static void
2986 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2987     struct spglist *free)
2988 {
2989         struct md_page *pvh;
2990         pd_entry_t oldpde;
2991         vm_offset_t eva, va;
2992         vm_page_t m, mpte;
2993
2994         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2995         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2996             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2997         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2998         if (oldpde & PG_W)
2999                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3000
3001         /*
3002          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3003          * PG_G.
3004          */
3005         if ((oldpde & PG_G) != 0)
3006                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3007
3008         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3009         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3010                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
3011                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3012                 eva = sva + NBPDR;
3013                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3014                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3015                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3016                                 vm_page_dirty(m);
3017                         if (oldpde & PG_A)
3018                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3019                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3020                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3021                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3022                 }
3023         }
3024         if (pmap == kernel_pmap) {
3025                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3026         } else {
3027                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3028                 if (mpte != NULL) {
3029                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3030                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3031                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3032                         mpte->wire_count = 0;
3033                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3034                 }
3035         }
3036 }
3037
3038 /*
3039  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3040  */
3041 static int
3042 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3043     struct spglist *free)
3044 {
3045         pt_entry_t oldpte;
3046         vm_page_t m;
3047
3048         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3049         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3050         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3051         KASSERT(oldpte != 0,
3052             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3053         if (oldpte & PG_W)
3054                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3055         /*
3056          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3057          * PG_G.
3058          */
3059         if (oldpte & PG_G)
3060                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3061         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3062         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3063                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3064                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3065                         vm_page_dirty(m);
3066                 if (oldpte & PG_A)
3067                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3068                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3069         }
3070         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3071 }
3072
3073 /*
3074  * Remove a single page from a process address space
3075  */
3076 static void
3077 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3078 {
3079         pt_entry_t *pte;
3080
3081         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3082         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3083         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3084         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3085                 return;
3086         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3087         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3088 }
3089
3090 /*
3091  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3092  */
3093 static bool
3094 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3095     struct spglist *free)
3096 {
3097         pt_entry_t *pte;
3098         bool anyvalid;
3099
3100         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3101         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3102         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3103         anyvalid = false;
3104         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3105             sva += PAGE_SIZE) {
3106                 if (*pte == 0)
3107                         continue;
3108
3109                 /*
3110                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3111                  * pmap_remove_pte().
3112                  */
3113                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3114                         anyvalid = true;
3115
3116                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3117                         break;
3118         }
3119         return (anyvalid);
3120 }
3121
3122 /*
3123  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3124  *
3125  *      It is assumed that the start and end are properly
3126  *      rounded to the page size.
3127  */
3128 void
3129 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3130 {
3131         vm_offset_t pdnxt;
3132         pd_entry_t ptpaddr;
3133         struct spglist free;
3134         int anyvalid;
3135
3136         /*
3137          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3138          */
3139         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3140                 return;
3141
3142         anyvalid = 0;
3143         SLIST_INIT(&free);
3144
3145         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3146         sched_pin();
3147         PMAP_LOCK(pmap);
3148
3149         /*
3150          * special handling of removing one page.  a very
3151          * common operation and easy to short circuit some
3152          * code.
3153          */
3154         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3155             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3156                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3157                 goto out;
3158         }
3159
3160         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3161                 u_int pdirindex;
3162
3163                 /*
3164                  * Calculate index for next page table.
3165                  */
3166                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3167                 if (pdnxt < sva)
3168                         pdnxt = eva;
3169                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3170                         break;
3171
3172                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3173                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3174
3175                 /*
3176                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3177                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3178                  */
3179                 if (ptpaddr == 0)
3180                         continue;
3181
3182                 /*
3183                  * Check for large page.
3184                  */
3185                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3186                         /*
3187                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3188                          * demote the mapping and fall through.
3189                          */
3190                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3191                                 /*
3192                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3193                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3194                                  */
3195                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3196                                         anyvalid = 1;
3197                                 pmap_remove_pde(pmap,
3198                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3199                                 continue;
3200                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3201                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3202                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3203                                 continue;
3204                         }
3205                 }
3206
3207                 /*
3208                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3209                  * by the current page table page, or to the end of the
3210                  * range being removed.
3211                  */
3212                 if (pdnxt > eva)
3213                         pdnxt = eva;
3214
3215                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3216                         anyvalid = 1;
3217         }
3218 out:
3219         sched_unpin();
3220         if (anyvalid)
3221                 pmap_invalidate_all(pmap);
3222         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3223         PMAP_UNLOCK(pmap);
3224         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3225 }
3226
3227 /*
3228  *      Routine:        pmap_remove_all
3229  *      Function:
3230  *              Removes this physical page from
3231  *              all physical maps in which it resides.
3232  *              Reflects back modify bits to the pager.
3233  *
3234  *      Notes:
3235  *              Original versions of this routine were very
3236  *              inefficient because they iteratively called
3237  *              pmap_remove (slow...)
3238  */
3239
3240 void
3241 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3242 {
3243         struct md_page *pvh;
3244         pv_entry_t pv;
3245         pmap_t pmap;
3246         pt_entry_t *pte, tpte;
3247         pd_entry_t *pde;
3248         vm_offset_t va;
3249         struct spglist free;
3250
3251         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3252             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3253         SLIST_INIT(&free);
3254         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3255         sched_pin();
3256         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3257                 goto small_mappings;
3258         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3259         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3260                 va = pv->pv_va;
3261                 pmap = PV_PMAP(pv);
3262                 PMAP_LOCK(pmap);
3263                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3264                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3265                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3266         }
3267 small_mappings:
3268         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3269                 pmap = PV_PMAP(pv);
3270                 PMAP_LOCK(pmap);
3271                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3272                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3273                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3274                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3275                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3276                 tpte = pte_load_clear(pte);
3277                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3278                     pmap, pv->pv_va));
3279                 if (tpte & PG_W)
3280                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3281                 if (tpte & PG_A)
3282                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3283
3284                 /*
3285                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3286                  */
3287                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3288                         vm_page_dirty(m);
3289                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3290                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3291                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3292                 free_pv_entry(pmap, pv);
3293                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3294         }
3295         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3296         sched_unpin();
3297         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3298         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3303  */
3304 static boolean_t
3305 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3306 {
3307         pd_entry_t newpde, oldpde;
3308         vm_offset_t eva, va;
3309         vm_page_t m;
3310         boolean_t anychanged;
3311
3312         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3313         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3314             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3315         anychanged = FALSE;
3316 retry:
3317         oldpde = newpde = *pde;
3318         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3319             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3320                 eva = sva + NBPDR;
3321                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3322                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3323                         vm_page_dirty(m);
3324         }
3325         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3326                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3327 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3328         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3329                 newpde |= pg_nx;
3330 #endif
3331         if (newpde != oldpde) {
3332                 /*
3333                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3334                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3335                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3336                  */
3337                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3338                         goto retry;
3339                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3340                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3341                 else
3342                         anychanged = TRUE;
3343         }
3344         return (anychanged);
3345 }
3346
3347 /*
3348  *      Set the physical protection on the
3349  *      specified range of this map as requested.
3350  */
3351 void
3352 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3353 {
3354         vm_offset_t pdnxt;
3355         pd_entry_t ptpaddr;
3356         pt_entry_t *pte;
3357         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3358
3359         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3360         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3361                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3362                 return;
3363         }
3364
3365 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3366         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3367             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3368                 return;
3369 #else
3370         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3371                 return;
3372 #endif
3373
3374         if (pmap_is_current(pmap))
3375                 pv_lists_locked = FALSE;
3376         else {
3377                 pv_lists_locked = TRUE;
3378 resume:
3379                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3380                 sched_pin();
3381         }
3382         anychanged = FALSE;
3383
3384         PMAP_LOCK(pmap);
3385         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3386                 pt_entry_t obits, pbits;
3387                 u_int pdirindex;
3388
3389                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3390                 if (pdnxt < sva)
3391                         pdnxt = eva;
3392
3393                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3394                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3395
3396                 /*
3397                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3398                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3399                  */
3400                 if (ptpaddr == 0)
3401                         continue;
3402
3403                 /*
3404                  * Check for large page.
3405                  */
3406                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3407                         /*
3408                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3409                          * demote the mapping and fall through.
3410                          */
3411                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3412                                 /*
3413                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3414                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3415                                  */
3416                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3417                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3418                                         anychanged = TRUE;
3419                                 continue;
3420                         } else {
3421                                 if (!pv_lists_locked) {
3422                                         pv_lists_locked = TRUE;
3423                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3424                                                 if (anychanged)
3425                                                         pmap_invalidate_all(
3426                                                             pmap);
3427                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3428                                                 goto resume;
3429                                         }
3430                                         sched_pin();
3431                                 }
3432                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3433                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3434                                         /*
3435                                          * The large page mapping was
3436                                          * destroyed.
3437                                          */
3438                                         continue;
3439                                 }
3440                         }
3441                 }
3442
3443                 if (pdnxt > eva)
3444                         pdnxt = eva;
3445
3446                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3447                     sva += PAGE_SIZE) {
3448                         vm_page_t m;
3449
3450 retry:
3451                         /*
3452                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3453                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3454                          * significant 32 bits.
3455                          */
3456                         obits = pbits = *pte;
3457                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3458                                 continue;
3459
3460                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3461                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3462                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3463                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3464                                         vm_page_dirty(m);
3465                                 }
3466                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3467                         }
3468 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3469                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3470                                 pbits |= pg_nx;
3471 #endif
3472
3473                         if (pbits != obits) {
3474 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3475                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3476                                         goto retry;
3477 #else
3478                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3479                                     pbits))
3480                                         goto retry;
3481 #endif
3482                                 if (obits & PG_G)
3483                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3484                                 else
3485                                         anychanged = TRUE;
3486                         }
3487                 }
3488         }
3489         if (anychanged)
3490                 pmap_invalidate_all(pmap);
3491         if (pv_lists_locked) {
3492                 sched_unpin();
3493                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3494         }
3495         PMAP_UNLOCK(pmap);
3496 }
3497
3498 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3499 /*
3500  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3501  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3502  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3503  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3504  * mappings must have identical characteristics.
3505  *
3506  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3507  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3508  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3509  * pmap.
3510  */
3511 static void
3512 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3513 {
3514         pd_entry_t newpde;
3515         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3516         vm_offset_t oldpteva;
3517         vm_page_t mpte;
3518
3519         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3520
3521         /*
3522          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3523          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3524          * within a 2- or 4MB page.
3525          */
3526         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3527 setpde:
3528         newpde = *firstpte;
3529         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3530                 pmap_pde_p_failures++;
3531                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3532                     " in pmap %p", va, pmap);
3533                 return;
3534         }
3535         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3536                 pmap_pde_p_failures++;
3537                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3538                     " in pmap %p", va, pmap);
3539                 return;
3540         }
3541         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3542                 /*
3543                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3544                  * a TLB invalidation.
3545                  */
3546                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3547                     ~PG_RW))  
3548                         goto setpde;
3549                 newpde &= ~PG_RW;
3550         }
3551
3552         /* 
3553          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3554          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3555          * characteristics to the first PTE.
3556          */
3557         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3558         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3559 setpte:
3560                 oldpte = *pte;
3561                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3562                         pmap_pde_p_failures++;
3563                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3564                             " in pmap %p", va, pmap);
3565                         return;
3566                 }
3567                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3568                         /*
3569                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3570                          * without a TLB invalidation.
3571                          */
3572                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3573                             oldpte & ~PG_RW))
3574                                 goto setpte;
3575                         oldpte &= ~PG_RW;
3576                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3577                             (va & ~PDRMASK);
3578                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3579                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3580                 }
3581                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3582                         pmap_pde_p_failures++;
3583                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3584                             " in pmap %p", va, pmap);
3585                         return;
3586                 }
3587                 pa -= PAGE_SIZE;
3588         }
3589
3590         /*
3591          * Save the page table page in its current state until the PDE
3592          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3593          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3594          */
3595         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3596         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3597             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3598             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3599         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3600             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3601         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3602                 pmap_pde_p_failures++;
3603                 CTR2(KTR_PMAP,
3604                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3605                     pmap);
3606                 return;
3607         }
3608
3609         /*
3610          * Promote the pv entries.
3611          */
3612         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3613                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3614
3615         /*
3616          * Propagate the PAT index to its proper position.
3617          */
3618         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3619                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3620
3621         /*
3622          * Map the superpage.
3623          */
3624         if (workaround_erratum383)
3625                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3626         else if (pmap == kernel_pmap)
3627                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3628         else
3629                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3630
3631         pmap_pde_promotions++;
3632         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3633             " in pmap %p", va, pmap);
3634 }
3635 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3636
3637 /*
3638  *      Insert the given physical page (p) at
3639  *      the specified virtual address (v) in the
3640  *      target physical map with the protection requested.
3641  *
3642  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3643  *      that the related pte can not be reclaimed.
3644  *
3645  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3646  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3647  *      insert this page into the given map NOW.
3648  */
3649 int
3650 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3651     u_int flags, int8_t psind)
3652 {
3653         pd_entry_t *pde;
3654         pt_entry_t *pte;
3655         pt_entry_t newpte, origpte;
3656         pv_entry_t pv;
3657         vm_paddr_t opa, pa;
3658         vm_page_t mpte, om;
3659         int rv;
3660
3661         va = trunc_page(va);
3662         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3663             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3664             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3665         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3666             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3667             va));
3668         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3669             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3670             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3671         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3672                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3673         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3674             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3675         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3676         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3677         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3678                 newpte |= PG_M;
3679         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3680                 newpte |= PG_RW;
3681         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3682             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3683 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3684         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3685                 newpte |= pg_nx;
3686 #endif
3687         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3688                 newpte |= PG_W;
3689         if (pmap != kernel_pmap)
3690                 newpte |= PG_U;
3691         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3692         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3693                 newpte |= PG_MANAGED;
3694
3695         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3696         PMAP_LOCK(pmap);
3697         sched_pin();
3698         if (psind == 1) {
3699                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3700                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3701                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3702                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3703                 goto out;
3704         }
3705
3706         pde = pmap_pde(pmap, va);
3707         if (pmap != kernel_pmap) {
3708                 /*
3709                  * va is for UVA.
3710                  * In the case that a page table page is not resident,
3711                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3712                  * demotion.
3713                  */
3714                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3715                 if (mpte == NULL) {
3716                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3717                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3718                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3719                         goto out;
3720                 }
3721         } else {
3722                 /*
3723                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3724                  * to install a page table page.  PG_V is also
3725                  * asserted by pmap_demote_pde().
3726                  */
3727                 mpte = NULL;
3728                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3729                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3730                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3731                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3732                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3733         }
3734         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3735
3736         /*
3737          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3738          * happen.  We should have either allocated the page table
3739          * page or demoted the existing mapping above.
3740          */
3741         if (pte == NULL) {
3742                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3743                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3744         }
3745
3746         origpte = *pte;
3747         pv = NULL;
3748
3749         /*
3750          * Is the specified virtual address already mapped?
3751          */
3752         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3753                 /*
3754                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3755                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3756                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3757                  * the PT page will be also.
3758                  */
3759                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3760                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3761                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3762                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3763
3764                 /*
3765                  * Remove the extra PT page reference.
3766                  */
3767                 if (mpte != NULL) {
3768                         mpte->wire_count--;
3769                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3770                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3771                              " va: 0x%x", va));
3772                 }
3773
3774                 /*
3775                  * Has the physical page changed?
3776                  */
3777                 opa = origpte & PG_FRAME;
3778                 if (opa == pa) {
3779                         /*
3780                          * No, might be a protection or wiring change.
3781                          */
3782                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3783                             (newpte & PG_RW) != 0)
3784                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3785                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3786                                 goto unchanged;
3787                         goto validate;
3788                 }
3789
3790                 /*
3791                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3792                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3793                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3794                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3795                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3796                  * avoiding an allocation.
3797                  *
3798                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3799                  */
3800                 origpte = pte_load_clear(pte);
3801                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3802                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3803                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3804                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3805
3806                         /*
3807                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3808                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3809                          * pmap_ts_referenced().
3810                          */
3811                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3812                                 vm_page_dirty(om);
3813                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3814                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3815                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3816                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3817                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3818                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3819                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3820                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3821                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3822                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3823                 }
3824                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3825                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3826                 origpte = 0;
3827         } else {
3828                 /*
3829                  * Increment the counters.
3830                  */
3831                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3832                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3833                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3834         }
3835
3836         /*
3837          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3838          */
3839         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3840                 if (pv == NULL) {
3841                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3842                         pv->pv_va = va;
3843                 }
3844                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3845                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3846                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3847         }
3848
3849         /*
3850          * Update the PTE.
3851          */
3852         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3853 validate:
3854                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3855                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3856                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3857                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3858                     (PG_M | PG_RW)) {
3859                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3860                                 vm_page_dirty(m);
3861
3862                         /*
3863                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3864                          * invalidation may nonetheless be required because
3865                          * the PTE no longer has PG_M set.
3866                          */
3867                 }
3868 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3869                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3870                         /*
3871                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3872                          */
3873                         goto unchanged;
3874                 }
3875 #endif
3876                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3877                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3878         } else
3879                 pte_store(pte, newpte);
3880
3881 unchanged:
3882
3883 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3884         /*
3885          * If both the page table page and the reservation are fully
3886          * populated, then attempt promotion.
3887          */
3888         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3889             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3890             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3891                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3892 #endif
3893
3894         rv = KERN_SUCCESS;
3895 out:
3896         sched_unpin();
3897         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3898         PMAP_UNLOCK(pmap);
3899         return (rv);
3900 }
3901
3902 /*
3903  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3904  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3905  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3906  * reclaiming another PV entry.
3907  */
3908 static bool
3909 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3910 {
3911         pd_entry_t newpde;
3912
3913         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3914         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3915             PG_PS | PG_V;
3916         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3917                 newpde |= PG_MANAGED;
3918 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3919         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3920                 newpde |= pg_nx;
3921 #endif
3922         if (pmap != kernel_pmap)
3923                 newpde |= PG_U;
3924         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3925             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3926             KERN_SUCCESS);
3927 }
3928
3929 /*
3930  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3931  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3932  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3933  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3934  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3935  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3936  *
3937  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3938  */
3939 static int
3940 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3941     vm_page_t m)
3942 {
3943         struct spglist free;
3944         pd_entry_t oldpde, *pde;
3945         vm_page_t mt;
3946
3947         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3948         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3949             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3950         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3951         pde = pmap_pde(pmap, va);
3952         oldpde = *pde;
3953         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3954                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3955                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3956                             " in pmap %p", va, pmap);
3957                         return (KERN_FAILURE);
3958                 }
3959                 /* Break the existing mapping(s). */
3960                 SLIST_INIT(&free);
3961                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3962                         /*
3963                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3964                          * reserved PT page could be freed.
3965                          */
3966                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3967                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3968                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3969                 } else {
3970                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3971                                pmap_invalidate_all(pmap);
3972                 }
3973                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3974                 if (pmap == kernel_pmap) {
3975                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3976                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3977                                 /*
3978                                  * XXX Currently, this can't happen because
3979                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3980                                  * on the kernel pmap.
3981                                  */
3982                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3983                         }
3984                 } else
3985                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3986                             pde));
3987         }
3988         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3989                 /*
3990                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3991                  */
3992                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3993                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3994                             " in pmap %p", va, pmap);
3995                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3996                 }
3997                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3998                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3999                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4000                 }
4001         }
4002
4003         /*
4004          * Increment counters.
4005          */
4006         if ((newpde & PG_W) != 0)
4007                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4008         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4009
4010         /*
4011          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
4012          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
4013          */
4014         pde_store(pde, newpde);
4015
4016         pmap_pde_mappings++;
4017         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
4018             " in pmap %p", va, pmap);
4019         return (KERN_SUCCESS);
4020 }
4021
4022 /*
4023  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4024  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4025  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4026  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4027  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4028  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4029  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4030  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4031  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4032  * corresponding offset from m_start are mapped.
4033  */
4034 void
4035 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4036     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4037 {
4038         vm_offset_t va;
4039         vm_page_t m, mpte;
4040         vm_pindex_t diff, psize;
4041
4042         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4043
4044         psize = atop(end - start);
4045         mpte = NULL;
4046         m = m_start;
4047         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4048         PMAP_LOCK(pmap);
4049         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4050                 va = start + ptoa(diff);
4051                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4052                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4053                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4054                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4055                 else
4056                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4057                             mpte);
4058                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4059         }
4060         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4061         PMAP_UNLOCK(pmap);
4062 }
4063
4064 /*
4065  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4066  * 1. Current pmap & pmap exists.
4067  * 2. Not wired.
4068  * 3. Read access.
4069  * 4. No page table pages.
4070  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4071  */
4072
4073 void
4074 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4075 {
4076
4077         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4078         PMAP_LOCK(pmap);
4079         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4080         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4081         PMAP_UNLOCK(pmap);
4082 }
4083
4084 static vm_page_t
4085 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4086     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4087 {
4088         pt_entry_t *pte;
4089         vm_paddr_t pa;
4090         struct spglist free;
4091
4092         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4093             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4094             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4095         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4096         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4097
4098         /*
4099          * In the case that a page table page is not
4100          * resident, we are creating it here.
4101          */
4102         if (pmap != kernel_pmap) {
4103                 u_int ptepindex;
4104                 pd_entry_t ptepa;
4105
4106                 /*
4107                  * Calculate pagetable page index
4108                  */
4109                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4110                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4111                         mpte->wire_count++;
4112                 } else {
4113                         /*
4114                          * Get the page directory entry
4115                          */
4116                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4117
4118                         /*
4119                          * If the page table page is mapped, we just increment
4120                          * the hold count, and activate it.
4121                          */
4122                         if (ptepa) {
4123                                 if (ptepa & PG_PS)
4124                                         return (NULL);
4125                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4126                                 mpte->wire_count++;
4127                         } else {
4128                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4129                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4130                                 if (mpte == NULL)
4131                                         return (mpte);
4132                         }
4133                 }
4134         } else {
4135                 mpte = NULL;
4136         }
4137
4138         sched_pin();
4139         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4140         if (*pte) {
4141                 if (mpte != NULL) {
4142                         mpte->wire_count--;
4143                         mpte = NULL;
4144                 }
4145                 sched_unpin();
4146                 return (mpte);
4147         }
4148
4149         /*
4150          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4151          */
4152         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4153             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4154                 if (mpte != NULL) {
4155                         SLIST_INIT(&free);
4156                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4157                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4158                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4159                         }
4160                         
4161                         mpte = NULL;
4162                 }
4163                 sched_unpin();
4164                 return (mpte);
4165         }
4166
4167         /*
4168          * Increment counters
4169          */
4170         pmap->pm_stats.resident_count++;
4171
4172         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4173 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4174         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4175                 pa |= pg_nx;
4176 #endif
4177
4178         /*
4179          * Now validate mapping with RO protection
4180          */
4181         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4182                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4183         else
4184                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4185         sched_unpin();
4186         return (mpte);
4187 }
4188
4189 /*
4190  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4191  * to be used for panic dumps.
4192  */
4193 void *
4194 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4195 {
4196         vm_offset_t va;
4197
4198         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4199         pmap_kenter(va, pa);
4200         invlpg(va);
4201         return ((void *)crashdumpmap);
4202 }
4203
4204 /*
4205  * This code maps large physical mmap regions into the
4206  * processor address space.  Note that some shortcuts
4207  * are taken, but the code works.
4208  */
4209 void
4210 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4211     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4212 {
4213         pd_entry_t *pde;
4214         vm_paddr_t pa, ptepa;
4215         vm_page_t p;
4216         int pat_mode;
4217
4218         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4219         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4220             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4221         if (pg_ps_enabled &&
4222             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4223                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4224                         return;
4225                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4226                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4227                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4228                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4229
4230                 /*
4231                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4232                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4233                  */
4234                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4235                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4236                         return;
4237
4238                 /*
4239                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4240                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4241                  * memory attributes.
4242                  */
4243                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4244                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4245                     pa += PAGE_SIZE) {
4246                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4247                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4248                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4249                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4250                                 return;
4251                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4252                 }
4253
4254                 /*
4255                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4256                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4257                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4258                  */
4259                 PMAP_LOCK(pmap);
4260                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4261                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4262                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4263                         if (*pde == 0) {
4264                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4265                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4266                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4267                                     PAGE_SIZE;
4268                                 pmap_pde_mappings++;
4269                         }
4270                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4271                         addr += NBPDR;
4272                 }
4273                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4274         }
4275 }
4276
4277 /*
4278  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4279  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4280  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4281  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4282  *
4283  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4284  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4285  */
4286 void
4287 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4288 {
4289         vm_offset_t pdnxt;
4290         pd_entry_t *pde;
4291         pt_entry_t *pte;
4292         boolean_t pv_lists_locked;
4293
4294         if (pmap_is_current(pmap))
4295                 pv_lists_locked = FALSE;
4296         else {
4297                 pv_lists_locked = TRUE;
4298 resume:
4299                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4300                 sched_pin();
4301         }
4302         PMAP_LOCK(pmap);
4303         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4304                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4305                 if (pdnxt < sva)
4306                         pdnxt = eva;
4307                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4308                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4309                         continue;
4310                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4311                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4312                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4313                                     (uintmax_t)*pde);
4314
4315                         /*
4316                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4317                          * demote the mapping and fall through.
4318                          */
4319                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4320                                 /*
4321                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4322                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4323                                  * significant 32 bits.
4324                                  */
4325                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4326                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4327                                     PAGE_SIZE;
4328                                 continue;
4329                         } else {
4330                                 if (!pv_lists_locked) {
4331                                         pv_lists_locked = TRUE;
4332                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4333                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4334                                                 /* Repeat sva. */
4335                                                 goto resume;
4336                                         }
4337                                         sched_pin();
4338                                 }
4339                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4340                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4341                         }
4342                 }
4343                 if (pdnxt > eva)
4344                         pdnxt = eva;
4345                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4346                     sva += PAGE_SIZE) {
4347                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4348                                 continue;
4349                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4350                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4351                                     (uintmax_t)*pte);
4352
4353                         /*
4354                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4355                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4356                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4357                          *
4358                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4359                          */
4360                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4361                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4362                 }
4363         }
4364         if (pv_lists_locked) {
4365                 sched_unpin();
4366                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4367         }
4368         PMAP_UNLOCK(pmap);
4369 }
4370
4371
4372 /*
4373  *      Copy the range specified by src_addr/len
4374  *      from the source map to the range dst_addr/len
4375  *      in the destination map.
4376  *
4377  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4378  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4379  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4380  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4381  *      world.
4382  */
4383
4384 void
4385 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4386     vm_offset_t src_addr)
4387 {
4388         struct spglist free;
4389         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4390         pd_entry_t srcptepaddr;
4391         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4392         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4393         u_int ptepindex;
4394
4395         if (dst_addr != src_addr)
4396                 return;
4397
4398         end_addr = src_addr + len;
4399
4400         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4401         if (dst_pmap < src_pmap) {
4402                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4403                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4404         } else {
4405                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4406                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4407         }
4408         sched_pin();
4409         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4410                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4411                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4412
4413                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4414                 if (pdnxt < addr)
4415                         pdnxt = end_addr;
4416                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4417
4418                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4419                 if (srcptepaddr == 0)
4420                         continue;
4421
4422                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4423                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4424                                 continue;
4425                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4426                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4427                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4428                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4429                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4430                                     ~PG_W;
4431                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4432                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4433                                 pmap_pde_mappings++;
4434                         }
4435                         continue;
4436                 }
4437
4438                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4439                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4440                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4441
4442                 if (pdnxt > end_addr)
4443                         pdnxt = end_addr;
4444
4445                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4446                 while (addr < pdnxt) {
4447                         ptetemp = *src_pte;
4448                         /*
4449                          * we only virtual copy managed pages
4450                          */
4451                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4452                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4453                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4454                                 if (dstmpte == NULL)
4455                                         goto out;
4456                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4457                                 if (*dst_pte == 0 &&
4458                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4459                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4460                                         /*
4461                                          * Clear the wired, modified, and
4462                                          * accessed (referenced) bits
4463                                          * during the copy.
4464                                          */
4465                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4466                                             PG_A);
4467                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4468                                 } else {
4469                                         SLIST_INIT(&free);
4470                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4471                                             &free)) {
4472                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4473                                                     addr);
4474                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4475                                                     true);
4476                                         }
4477                                         goto out;
4478                                 }
4479                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4480                                         break;
4481                         }
4482                         addr += PAGE_SIZE;
4483                         src_pte++;
4484                 }
4485         }
4486 out:
4487         sched_unpin();
4488         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4489         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4490         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4491 }
4492
4493 /*
4494  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4495  */
4496 static __inline void
4497 pagezero(void *page)
4498 {
4499 #if defined(I686_CPU)
4500         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4501                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4502                         sse2_pagezero(page);
4503                 else
4504                         i686_pagezero(page);
4505         } else
4506 #endif
4507                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4508 }
4509
4510 /*
4511  * Zero the specified hardware page.
4512  */
4513 void
4514 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4515 {
4516         pt_entry_t *cmap_pte2;
4517         struct pcpu *pc;
4518
4519         sched_pin();
4520         pc = get_pcpu();
4521         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4522         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4523         if (*cmap_pte2)
4524                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4525         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4526             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4527         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4528         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4529         *cmap_pte2 = 0;
4530
4531         /*
4532          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4533          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4534          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4535          */
4536         sched_unpin();
4537         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4538 }
4539
4540 /*
4541  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4542  * cover an area beyond a single hardware page.
4543  */
4544 void
4545 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4546 {
4547         pt_entry_t *cmap_pte2;
4548         struct pcpu *pc;
4549
4550         sched_pin();
4551         pc = get_pcpu();
4552         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4553         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4554         if (*cmap_pte2)
4555                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4556         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4557             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4558         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4559         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4560                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4561         else
4562                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4563         *cmap_pte2 = 0;
4564         sched_unpin();
4565         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4566 }
4567
4568 /*
4569  * Copy 1 specified hardware page to another.
4570  */
4571 void
4572 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4573 {
4574         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4575         struct pcpu *pc;
4576
4577         sched_pin();
4578         pc = get_pcpu();
4579         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4580         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4581         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4582         if (*cmap_pte1)
4583                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4584         if (*cmap_pte2)
4585                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4586         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4587             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4588         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4589         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4590             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4591         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4592         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4593         *cmap_pte1 = 0;
4594         *cmap_pte2 = 0;
4595         sched_unpin();
4596         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4597 }
4598
4599 int unmapped_buf_allowed = 1;
4600
4601 void
4602 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4603     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4604 {
4605         vm_page_t a_pg, b_pg;
4606         char *a_cp, *b_cp;
4607         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4608         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4609         struct pcpu *pc;
4610         int cnt;
4611
4612         sched_pin();
4613         pc = get_pcpu();
4614         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4615         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4616         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4617         if (*cmap_pte1 != 0)
4618                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4619         if (*cmap_pte2 != 0)
4620                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4621         while (xfersize > 0) {
4622                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4623                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4624                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4625                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4626                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4627                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4628                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4629                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4630                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4631                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4632                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4633                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4634                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4635                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4636                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4637                 a_offset += cnt;
4638                 b_offset += cnt;
4639                 xfersize -= cnt;
4640         }
4641         *cmap_pte1 = 0;
4642         *cmap_pte2 = 0;
4643         sched_unpin();
4644         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4645 }
4646
4647 /*
4648  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4649  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4650  * be changed upwards or downwards in the future; it
4651  * is only necessary that true be returned for a small
4652  * subset of pmaps for proper page aging.
4653  */
4654 boolean_t
4655 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4656 {
4657         struct md_page *pvh;
4658         pv_entry_t pv;
4659         int loops = 0;
4660         boolean_t rv;
4661
4662         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4663             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4664         rv = FALSE;
4665         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4666         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4667                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4668                         rv = TRUE;
4669                         break;
4670                 }
4671                 loops++;
4672                 if (loops >= 16)
4673                         break;
4674         }
4675         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4676                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4677                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4678                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4679                                 rv = TRUE;
4680                                 break;
4681                         }
4682                         loops++;
4683                         if (loops >= 16)
4684                                 break;
4685                 }
4686         }
4687         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4688         return (rv);
4689 }
4690
4691 /*
4692  *      pmap_page_wired_mappings:
4693  *
4694  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4695  *      that are wired.
4696  */
4697 int
4698 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4699 {
4700         int count;
4701
4702         count = 0;
4703         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4704                 return (count);
4705         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4706         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4707         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4708             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4709                 count);
4710         }
4711         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4712         return (count);
4713 }
4714
4715 /*
4716  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4717  *
4718  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4719  */
4720 static int
4721 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4722 {
4723         pmap_t pmap;
4724         pt_entry_t *pte;
4725         pv_entry_t pv;
4726
4727         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4728         sched_pin();
4729         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4730                 pmap = PV_PMAP(pv);
4731                 PMAP_LOCK(pmap);
4732                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4733                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4734                         count++;
4735                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4736         }
4737         sched_unpin();
4738         return (count);
4739 }
4740
4741 /*
4742  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4743  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4744  */
4745 boolean_t
4746 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4747 {
4748         boolean_t rv;
4749
4750         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4751                 return (FALSE);
4752         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4753         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4754             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4755             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4756         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4757         return (rv);
4758 }
4759
4760 /*
4761  * Remove all pages from specified address space
4762  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4763  * is special cased for current process only, but
4764  * can have the more generic (and slightly slower)
4765  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4766  * in the case of running down an entire address space.
4767  */
4768 void
4769 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4770 {
4771         pt_entry_t *pte, tpte;
4772         vm_page_t m, mpte, mt;
4773         pv_entry_t pv;
4774         struct md_page *pvh;
4775         struct pv_chunk *pc, *npc;
4776         struct spglist free;
4777         int field, idx;
4778         int32_t bit;
4779         uint32_t inuse, bitmask;
4780         int allfree;
4781
4782         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4783                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4784                 return;
4785         }
4786         SLIST_INIT(&free);
4787         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4788         PMAP_LOCK(pmap);
4789         sched_pin();
4790         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4791                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4792                     pc->pc_pmap));
4793                 allfree = 1;
4794                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4795                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4796                         while (inuse != 0) {
4797                                 bit = bsfl(inuse);
4798                                 bitmask = 1UL << bit;
4799                                 idx = field * 32 + bit;
4800                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4801                                 inuse &= ~bitmask;
4802
4803                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4804                                 tpte = *pte;
4805                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4806                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4807                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4808                                 }
4809
4810                                 if (tpte == 0) {
4811                                         printf(
4812                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4813                                             pte, pv->pv_va);
4814                                         panic("bad pte");
4815                                 }
4816
4817 /*
4818  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4819  */
4820                                 if (tpte & PG_W) {
4821                                         allfree = 0;
4822                                         continue;
4823                                 }
4824
4825                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4826                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4827                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4828                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4829                                     (uintmax_t)tpte));
4830
4831                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4832                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4833                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4834                                     (uintmax_t)tpte));
4835
4836                                 pte_clear(pte);
4837
4838                                 /*
4839                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4840                                  */
4841                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4842                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4843                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4844                                                         vm_page_dirty(mt);
4845                                         } else
4846                                                 vm_page_dirty(m);
4847                                 }
4848
4849                                 /* Mark free */
4850                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4851                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4852                                 pv_entry_count--;
4853                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4854                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4855                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4856                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4857                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4858                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4859                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4860                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4861                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4862                                         }
4863                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4864                                         if (mpte != NULL) {
4865                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4866                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4867                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4868                                                 mpte->wire_count = 0;
4869                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4870                                         }
4871                                 } else {
4872                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4873                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4874                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4875                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4876                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4877                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4878                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4879                                         }
4880                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4881                                 }
4882                         }
4883                 }
4884                 if (allfree) {
4885                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4886                         free_pv_chunk(pc);
4887                 }
4888         }
4889         sched_unpin();
4890         pmap_invalidate_all(pmap);
4891         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4892         PMAP_UNLOCK(pmap);
4893         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4894 }
4895
4896 /*
4897  *      pmap_is_modified:
4898  *
4899  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4900  *      in any physical maps.
4901  */
4902 boolean_t
4903 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4904 {
4905         boolean_t rv;
4906
4907         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4908             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4909
4910         /*
4911          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4912          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4913          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4914          */
4915         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4916         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4917                 return (FALSE);
4918         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4919         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4920             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4921             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4922         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4923         return (rv);
4924 }
4925
4926 /*
4927  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4928  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4929  * mappings are supported.
4930  */
4931 static boolean_t
4932 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4933 {
4934         pv_entry_t pv;
4935         pt_entry_t *pte;
4936         pmap_t pmap;
4937         boolean_t rv;
4938
4939         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4940         rv = FALSE;
4941         sched_pin();
4942         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4943                 pmap = PV_PMAP(pv);
4944                 PMAP_LOCK(pmap);
4945                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4946                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4947                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4948                 if (rv)
4949                         break;
4950         }
4951         sched_unpin();
4952         return (rv);
4953 }
4954
4955 /*
4956  *      pmap_is_prefaultable:
4957  *
4958  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4959  *      for prefault.
4960  */
4961 boolean_t
4962 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4963 {
4964         pd_entry_t pde;
4965         boolean_t rv;
4966
4967         rv = FALSE;
4968         PMAP_LOCK(pmap);
4969         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4970         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4971                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4972         PMAP_UNLOCK(pmap);
4973         return (rv);
4974 }
4975
4976 /*
4977  *      pmap_is_referenced:
4978  *
4979  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4980  *      in any physical maps.
4981  */
4982 boolean_t
4983 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4984 {
4985         boolean_t rv;
4986
4987         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4988             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4989         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4990         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4991             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4992             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4993         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4994         return (rv);
4995 }
4996
4997 /*
4998  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4999  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
5000  */
5001 static boolean_t
5002 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5003 {
5004         pv_entry_t pv;
5005         pt_entry_t *pte;
5006         pmap_t pmap;
5007         boolean_t rv;
5008
5009         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5010         rv = FALSE;
5011         sched_pin();
5012         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5013                 pmap = PV_PMAP(pv);
5014                 PMAP_LOCK(pmap);
5015                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5016                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
5017                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5018                 if (rv)
5019                         break;
5020         }
5021         sched_unpin();
5022         return (rv);
5023 }
5024
5025 /*
5026  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5027  */
5028 void
5029 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5030 {
5031         struct md_page *pvh;
5032         pv_entry_t next_pv, pv;
5033         pmap_t pmap;
5034         pd_entry_t *pde;
5035         pt_entry_t oldpte, *pte;
5036         vm_offset_t va;
5037
5038         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5039             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5040
5041         /*
5042          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5043          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5044          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5045          */
5046         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5047         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5048                 return;
5049         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5050         sched_pin();
5051         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5052                 goto small_mappings;
5053         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5054         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5055                 va = pv->pv_va;
5056                 pmap = PV_PMAP(pv);
5057                 PMAP_LOCK(pmap);
5058                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5059                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5060                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5061                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5062         }
5063 small_mappings:
5064         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5065                 pmap = PV_PMAP(pv);
5066                 PMAP_LOCK(pmap);
5067                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5068                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5069                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5070                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5071 retry:
5072                 oldpte = *pte;
5073                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5074                         /*
5075                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5076                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5077                          * significant 32 bits.
5078                          */
5079                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5080                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5081                                 goto retry;
5082                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5083                                 vm_page_dirty(m);
5084                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5085                 }
5086                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5087         }
5088         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5089         sched_unpin();
5090         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5091 }
5092
5093 /*
5094  *      pmap_ts_referenced:
5095  *
5096  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5097  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5098  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5099  *      reference bits set.
5100  *
5101  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5102  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5103  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5104  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5105  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5106  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5107  *      to pmap_is_modified().
5108  */
5109 int
5110 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5111 {
5112         struct md_page *pvh;
5113         pv_entry_t pv, pvf;
5114         pmap_t pmap;
5115         pd_entry_t *pde;
5116         pt_entry_t *pte;
5117         vm_paddr_t pa;
5118         int rtval = 0;
5119
5120         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5121             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5122         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5123         pvh = pa_to_pvh(pa);
5124         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5125         sched_pin();
5126         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5127             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5128                 goto small_mappings;
5129         pv = pvf;
5130         do {
5131                 pmap = PV_PMAP(pv);
5132                 PMAP_LOCK(pmap);
5133                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5134                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5135                         /*
5136                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5137                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5138                          * we only update the 4KB page under test.
5139                          */
5140                         vm_page_dirty(m);
5141                 }
5142                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5143                         /*
5144                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5145                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5146                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5147                          * on the physical page number, the virtual superpage
5148                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5149                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5150                          * reference bit will result in clearing that bit.
5151                          * This function is designed to avoid the selection of
5152                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5153                          *
5154                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5155                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5156                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5157                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5158                          * since the superpage is wired, the current state of
5159                          * its reference bit won't affect page replacement.
5160                          */
5161                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5162                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5163                             (*pde & PG_W) == 0) {
5164                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5165                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5166                         }
5167                         rtval++;
5168                 }
5169                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5170                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5171                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5172                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5173                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5174                 }
5175                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5176                         goto out;
5177         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5178 small_mappings:
5179         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5180                 goto out;
5181         pv = pvf;
5182         do {
5183                 pmap = PV_PMAP(pv);
5184                 PMAP_LOCK(pmap);
5185                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5186                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5187                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5188                     m));
5189                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5190                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5191                         vm_page_dirty(m);
5192                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5193                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5194                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5195                         rtval++;
5196                 }
5197                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5198                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5199                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5200                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5201                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5202                 }
5203         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5204             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5205 out:
5206         sched_unpin();
5207         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5208         return (rtval);
5209 }
5210
5211 /*
5212  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5213  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5214  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5215  */
5216 void
5217 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5218 {
5219         pd_entry_t oldpde, *pde;
5220         pt_entry_t *pte;
5221         vm_offset_t va, pdnxt;
5222         vm_page_t m;
5223         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5224
5225         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5226                 return;
5227         if (pmap_is_current(pmap))
5228                 pv_lists_locked = FALSE;
5229         else {
5230                 pv_lists_locked = TRUE;
5231 resume:
5232                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5233                 sched_pin();
5234         }
5235         anychanged = FALSE;
5236         PMAP_LOCK(pmap);
5237         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5238                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5239                 if (pdnxt < sva)
5240                         pdnxt = eva;
5241                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5242                 oldpde = *pde;
5243                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5244                         continue;
5245                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5246                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5247                                 continue;
5248                         if (!pv_lists_locked) {
5249                                 pv_lists_locked = TRUE;
5250                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5251                                         if (anychanged)
5252                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5253                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5254                                         goto resume;
5255                                 }
5256                                 sched_pin();
5257                         }
5258                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5259                                 /*
5260                                  * The large page mapping was destroyed.
5261                                  */
5262                                 continue;
5263                         }
5264
5265                         /*
5266                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5267                          * mapping to a single page so that a subsequent
5268                          * access may repromote.  Since the underlying page
5269                          * table page is fully populated, this removal never
5270                          * frees a page table page.
5271                          */
5272                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5273                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5274                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5275                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5276                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5277                                 anychanged = TRUE;
5278                         }
5279                 }
5280                 if (pdnxt > eva)
5281                         pdnxt = eva;
5282                 va = pdnxt;
5283                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5284                     sva += PAGE_SIZE) {
5285                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5286                                 goto maybe_invlrng;
5287                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5288                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5289                                         /*
5290                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5291                                          * can be avoided by making the page
5292                                          * dirty now.
5293                                          */
5294                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5295                                         vm_page_dirty(m);
5296                                 }
5297                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5298                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5299                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5300                         else
5301                                 goto maybe_invlrng;
5302                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5303                                 if (va == pdnxt)
5304                                         va = sva;
5305                         } else
5306                                 anychanged = TRUE;
5307                         continue;
5308 maybe_invlrng:
5309                         if (va != pdnxt) {
5310                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5311                                 va = pdnxt;
5312                         }
5313                 }
5314                 if (va != pdnxt)
5315                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5316         }
5317         if (anychanged)
5318                 pmap_invalidate_all(pmap);
5319         if (pv_lists_locked) {
5320                 sched_unpin();
5321                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5322         }
5323         PMAP_UNLOCK(pmap);
5324 }
5325
5326 /*
5327  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5328  */
5329 void
5330 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5331 {
5332         struct md_page *pvh;
5333         pv_entry_t next_pv, pv;
5334         pmap_t pmap;
5335         pd_entry_t oldpde, *pde;
5336         pt_entry_t oldpte, *pte;
5337         vm_offset_t va;
5338
5339         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5340             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5341         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5342         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5343             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5344
5345         /*
5346          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5347          * If the object containing the page is locked and the page is not
5348          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5349          */
5350         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5351                 return;
5352         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5353         sched_pin();
5354         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5355                 goto small_mappings;
5356         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5357         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5358                 va = pv->pv_va;
5359                 pmap = PV_PMAP(pv);
5360                 PMAP_LOCK(pmap);
5361                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5362                 oldpde = *pde;
5363                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5364                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5365                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5366                                         /*
5367                                          * Write protect the mapping to a
5368                                          * single page so that a subsequent
5369                                          * write access may repromote.
5370                                          */
5371                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5372                                             PG_PS_FRAME);
5373                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5374                                         oldpte = *pte;
5375                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5376                                                 /*
5377                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5378                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5379                                                  * significant 32 bits.
5380                                                  */
5381                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5382                                                     oldpte,
5383                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5384                                                         oldpte = *pte;
5385                                                 vm_page_dirty(m);
5386                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5387                                         }
5388                                 }
5389                         }
5390                 }
5391                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5392         }
5393 small_mappings:
5394         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5395                 pmap = PV_PMAP(pv);
5396                 PMAP_LOCK(pmap);
5397                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5398                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5399                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5400                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5401                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5402                         /*
5403                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5404                          * in size, PG_M is among the least significant
5405                          * 32 bits. 
5406                          */
5407                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5408                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5409                 }
5410                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5411         }
5412         sched_unpin();
5413         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5414 }
5415
5416 /*
5417  * Miscellaneous support routines follow
5418  */
5419
5420 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5421 static __inline void
5422 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5423 {
5424         u_int opte, npte;
5425
5426         /*
5427          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5428          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5429          */
5430         do {
5431                 opte = *(u_int *)pte;
5432                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5433                 npte |= cache_bits;
5434         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5435 }
5436
5437 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5438 static __inline void
5439 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5440 {
5441         u_int opde, npde;
5442
5443         /*
5444          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5445          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5446          */
5447         do {
5448                 opde = *(u_int *)pde;
5449                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5450                 npde |= cache_bits;
5451         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5452 }
5453
5454 /*
5455  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5456  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5457  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5458  * NOT real memory.
5459  */
5460 void *
5461 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5462 {
5463         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5464         vm_offset_t va, offset;
5465         vm_size_t tmpsize;
5466         int i;
5467
5468         offset = pa & PAGE_MASK;
5469         size = round_page(offset + size);
5470         pa = pa & PG_FRAME;
5471
5472         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5473                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5474         else if (!pmap_initialized) {
5475                 va = 0;
5476                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5477                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5478                         if (ppim->va == 0) {
5479                                 ppim->pa = pa;
5480                                 ppim->sz = size;
5481                                 ppim->mode = mode;
5482                                 ppim->va = virtual_avail;
5483                                 virtual_avail += size;
5484                                 va = ppim->va;
5485                                 break;
5486                         }
5487                 }
5488                 if (va == 0)
5489                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5490         } else {
5491                 /*
5492                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5493                  */
5494                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5495                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5496                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5497                             ppim->mode == mode)
5498                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5499                 }
5500                 va = kva_alloc(size);
5501                 if (va == 0)
5502                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5503         }
5504         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5505                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5506         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5507         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5508         return ((void *)(va + offset));
5509 }
5510
5511 void *
5512 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5513 {
5514
5515         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5516 }
5517
5518 void *
5519 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5520 {
5521
5522         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5523 }
5524
5525 void
5526 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5527 {
5528         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5529         vm_offset_t offset;
5530         int i;
5531
5532         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5533                 return;
5534         offset = va & PAGE_MASK;
5535         size = round_page(offset + size);
5536         va = trunc_page(va);
5537         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5538                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5539                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5540                         if (pmap_initialized)
5541                                 return;
5542                         ppim->pa = 0;
5543                         ppim->va = 0;
5544                         ppim->sz = 0;
5545                         ppim->mode = 0;
5546                         if (va + size == virtual_avail)
5547                                 virtual_avail = va;
5548                         return;
5549                 }
5550         }
5551         if (pmap_initialized)
5552                 kva_free(va, size);
5553 }
5554
5555 /*
5556  * Sets the memory attribute for the specified page.
5557  */
5558 void
5559 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5560 {
5561
5562         m->md.pat_mode = ma;
5563         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5564                 return;
5565
5566         /*
5567          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5568          * See pmap_invalidate_cache_range().
5569          *
5570          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5571          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5572          * flushes the cache.
5573          */    
5574         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5575                 return;
5576
5577         /*
5578          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5579          * support self snoop, map the page transient and do
5580          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5581          * pmap_invalidate_cache_range().
5582          */
5583         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5584                 pmap_flush_page(m);
5585 }
5586
5587 static void
5588 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5589 {
5590         pt_entry_t *cmap_pte2;
5591         struct pcpu *pc;
5592         vm_offset_t sva, eva;
5593         bool useclflushopt;
5594
5595         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5596         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5597                 sched_pin();
5598                 pc = get_pcpu();
5599                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5600                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5601                 if (*cmap_pte2)
5602                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5603                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5604                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5605                     0);
5606                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5607                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5608                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5609
5610                 /*
5611                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5612                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5613                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5614                  * any other instruction.
5615                  */
5616                 if (useclflushopt)
5617                         sfence();
5618                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5619                         mfence();
5620                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5621                         if (useclflushopt)
5622                                 clflushopt(sva);
5623                         else
5624                                 clflush(sva);
5625                 }
5626                 if (useclflushopt)
5627                         sfence();
5628                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5629                         mfence();
5630                 *cmap_pte2 = 0;
5631                 sched_unpin();
5632                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5633         } else
5634                 pmap_invalidate_cache();
5635 }
5636
5637 /*
5638  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5639  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5640  * completely contained within either the kernel map.
5641  *
5642  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5643  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5644  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5645  * there was insufficient memory available to complete the change.
5646  */
5647 int
5648 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5649 {
5650         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5651         pd_entry_t *pde;
5652         pt_entry_t *pte;
5653         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5654         boolean_t changed;
5655
5656         base = trunc_page(va);
5657         offset = va & PAGE_MASK;
5658         size = round_page(offset + size);
5659
5660         /*
5661          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5662          */
5663         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5664                 return (EINVAL);
5665
5666         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5667         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5668         changed = FALSE;
5669
5670         /*
5671          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5672          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5673          */
5674         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5675         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5676                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5677                 if (*pde == 0) {
5678                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5679                         return (EINVAL);
5680                 }
5681                 if (*pde & PG_PS) {
5682                         /*
5683                          * If the current 2/4MB page already has
5684                          * the required memory type, then we need not
5685                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5686                          * the next 2/4MB page frame.
5687                          */
5688                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5689                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5690                                 continue;
5691                         }
5692
5693                         /*
5694                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5695                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5696                          * within the range, then we need not break
5697                          * down this page into 4KB pages.
5698                          */
5699                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5700                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5701                                 tmpva += NBPDR;
5702                                 continue;
5703                         }
5704                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5705                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5706                                 return (ENOMEM);
5707                         }
5708                 }
5709                 pte = vtopte(tmpva);
5710                 if (*pte == 0) {
5711                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5712                         return (EINVAL);
5713                 }
5714                 tmpva += PAGE_SIZE;
5715         }
5716         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5717
5718         /*
5719          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5720          * cache mode if required.
5721          */
5722         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5723                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5724                 if (*pde & PG_PS) {
5725                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5726                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5727                                 changed = TRUE;
5728                         }
5729                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5730                 } else {
5731                         pte = vtopte(tmpva);
5732                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5733                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5734                                 changed = TRUE;
5735                         }
5736                         tmpva += PAGE_SIZE;
5737                 }
5738         }
5739
5740         /*
5741          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5742          * shouldn't be, etc.
5743          */
5744         if (changed) {
5745                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5746                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5747         }
5748         return (0);
5749 }
5750
5751 /*
5752  * perform the pmap work for mincore
5753  */
5754 int
5755 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5756 {
5757         pd_entry_t pde;
5758         pt_entry_t pte;
5759         vm_paddr_t pa;
5760         int val;
5761
5762         PMAP_LOCK(pmap);
5763 retry:
5764         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5765         if (pde != 0) {
5766                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5767                         pte = pde;
5768                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5769                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5770                             PG_FRAME;
5771                         val = MINCORE_SUPER;
5772                 } else {
5773                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5774                         pa = pte & PG_FRAME;
5775                         val = 0;
5776                 }
5777         } else {
5778                 pte = 0;
5779                 pa = 0;
5780                 val = 0;
5781         }
5782         if ((pte & PG_V) != 0) {
5783                 val |= MINCORE_INCORE;
5784                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5785                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5786                 if ((pte & PG_A) != 0)
5787                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5788         }
5789         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5790             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5791             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5792                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5793                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5794                         goto retry;
5795         } else
5796                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5797         PMAP_UNLOCK(pmap);
5798         return (val);
5799 }
5800
5801 void
5802 pmap_activate(struct thread *td)
5803 {
5804         pmap_t  pmap, oldpmap;
5805         u_int   cpuid;
5806         u_int32_t  cr3;
5807
5808         critical_enter();
5809         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5810         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5811         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5812 #if defined(SMP)
5813         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5814         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5815 #else
5816         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5817         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5818 #endif
5819 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5820         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5821 #else
5822         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5823 #endif
5824         /*
5825          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5826          */
5827         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5828         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5829         critical_exit();
5830 }
5831
5832 void
5833 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
5834 {
5835         u_int cpuid;
5836
5837         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5838 #if defined(SMP)
5839         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5840 #else
5841         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5842 #endif
5843         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5844 }
5845
5846 void
5847 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5848 {
5849 }
5850
5851 /*
5852  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5853  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5854  */
5855 void
5856 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5857     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5858 {
5859         vm_offset_t superpage_offset;
5860
5861         if (size < NBPDR)
5862                 return;
5863         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5864                 offset += ptoa(object->pg_color);
5865         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5866         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5867             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5868                 return;
5869         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5870                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5871         else
5872                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5873 }
5874
5875 vm_offset_t
5876 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5877 {
5878         vm_offset_t qaddr;
5879         pt_entry_t *pte;
5880
5881         critical_enter();
5882         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5883         pte = vtopte(qaddr);
5884
5885         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5886         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5887             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5888         invlpg(qaddr);
5889
5890         return (qaddr);
5891 }
5892
5893 void
5894 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5895 {
5896         vm_offset_t qaddr;
5897         pt_entry_t *pte;
5898
5899         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5900         pte = vtopte(qaddr);
5901
5902         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5903         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5904
5905         *pte = 0;
5906         critical_exit();
5907 }
5908
5909 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5910 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5911 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5912
5913 static int
5914 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5915     vmem_addr_t *addrp)
5916 {
5917         vm_page_t m;
5918         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5919         pt_entry_t *trm_pte;
5920
5921         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5922         size = round_page(size) + trm_guard;
5923         for (;;) {
5924                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5925                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5926                         return (ENOMEM);
5927                 addr = prev_addr + size;
5928                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5929                         break;
5930         }
5931         prev_addr += trm_guard;
5932         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5933         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5934                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5935                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5936                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5937                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5938                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5939         }
5940         *addrp = prev_addr;
5941         return (0);
5942 }
5943
5944 static
5945 void pmap_init_trm(void)
5946 {
5947         vm_page_t pd_m;
5948
5949         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5950         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5951                 trm_guard = 0;
5952         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5953         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5954         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5955             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5956         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5957                 pmap_zero_page(pd_m);
5958         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5959             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5960 }
5961
5962 void *
5963 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5964 {
5965         vmem_addr_t res;
5966         int error;
5967
5968         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5969         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5970             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5971         if (error != 0)
5972                 return (NULL);
5973         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5974                 bzero((void *)res, size);
5975         return ((void *)res);
5976 }
5977
5978 void
5979 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5980 {
5981
5982         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5983 }
5984
5985 #if defined(PMAP_DEBUG)
5986 pmap_pid_dump(int pid)
5987 {
5988         pmap_t pmap;
5989         struct proc *p;
5990         int npte = 0;
5991         int index;
5992
5993         sx_slock(&allproc_lock);
5994         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5995                 if (p->p_pid != pid)
5996                         continue;
5997
5998                 if (p->p_vmspace) {
5999                         int i,j;
6000                         index = 0;
6001                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6002                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
6003                                 pd_entry_t *pde;
6004                                 pt_entry_t *pte;
6005                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
6006                                 
6007                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
6008                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
6009                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
6010                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6011                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6012                                                         if (index) {
6013                                                                 index = 0;
6014                                                                 printf("\n");
6015                                                         }
6016                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
6017                                                         return (npte);
6018                                                 }
6019                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
6020                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
6021                                                         pt_entry_t pa;
6022                                                         vm_page_t m;
6023                                                         pa = *pte;
6024                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
6025                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
6026                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6027                                                         npte++;
6028                                                         index++;
6029                                                         if (index >= 2) {
6030                                                                 index = 0;
6031                                                                 printf("\n");
6032                                                         } else {
6033                                                                 printf(" ");
6034                                                         }
6035                                                 }
6036                                         }
6037                                 }
6038                         }
6039                 }
6040         }
6041         sx_sunlock(&allproc_lock);
6042         return (npte);
6043 }
6044 #endif