]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Update mandoc to 1.14.2
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #include <sys/smp.h>
122
123 #include <vm/vm.h>
124 #include <vm/vm_param.h>
125 #include <vm/vm_kern.h>
126 #include <vm/vm_page.h>
127 #include <vm/vm_map.h>
128 #include <vm/vm_object.h>
129 #include <vm/vm_extern.h>
130 #include <vm/vm_pageout.h>
131 #include <vm/vm_pager.h>
132 #include <vm/vm_phys.h>
133 #include <vm/vm_radix.h>
134 #include <vm/vm_reserv.h>
135 #include <vm/uma.h>
136
137 #ifdef DEV_APIC
138 #include <sys/bus.h>
139 #include <machine/intr_machdep.h>
140 #include <x86/apicvar.h>
141 #endif
142 #include <machine/cpu.h>
143 #include <machine/cputypes.h>
144 #include <machine/md_var.h>
145 #include <machine/pcb.h>
146 #include <machine/specialreg.h>
147 #ifdef SMP
148 #include <machine/smp.h>
149 #endif
150
151 #ifdef XBOX
152 #include <machine/xbox.h>
153 #endif
154
155 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
156 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
157 #endif
158
159 #if !defined(DIAGNOSTIC)
160 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
161 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
162 #else
163 #define PMAP_INLINE     extern inline
164 #endif
165 #else
166 #define PMAP_INLINE
167 #endif
168
169 #ifdef PV_STATS
170 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
171 #else
172 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
173 #endif
174
175 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
176 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
177
178 /*
179  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
180  */
181 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
182 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
183
184 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
185 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
186 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
187 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
188 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
189
190 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
191     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
192 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
193
194 struct pmap kernel_pmap_store;
195 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
196 static struct pmaplist allpmaps;
197 static struct mtx allpmaps_lock;
198
199 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
200 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
201 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
202 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
203
204 static int nkpt = NKPT;
205 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
206 extern u_int32_t KERNend;
207 extern u_int32_t KPTphys;
208
209 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
210 pt_entry_t pg_nx;
211 static uma_zone_t pdptzone;
212 #endif
213
214 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
215
216 static int pat_works = 1;
217 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
218     "Is page attribute table fully functional?");
219
220 static int pg_ps_enabled = 1;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
222     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
223
224 #define PAT_INDEX_SIZE  8
225 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
226
227 /*
228  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
229  */
230 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
231 static struct pmap_preinit_mapping {
232         vm_paddr_t      pa;
233         vm_offset_t     va;
234         vm_size_t       sz;
235         int             mode;
236 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
237 static int pmap_initialized;
238
239 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
240
241 /*
242  * Data for the pv entry allocation mechanism
243  */
244 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
245 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
246 static struct md_page *pv_table;
247 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
248
249 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
250 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
251 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
252
253 /*
254  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
255  */
256 pt_entry_t *CMAP3;
257 static pd_entry_t *KPTD;
258 caddr_t ptvmmap = 0;
259 caddr_t CADDR3;
260 struct msgbuf *msgbufp = NULL;
261
262 /*
263  * Crashdump maps.
264  */
265 static caddr_t crashdumpmap;
266
267 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2;
268 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2;
269 #ifdef SMP
270 static int PMAP1cpu;
271 static int PMAP1changedcpu;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1changedcpu, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
275 #endif
276 static int PMAP1changed;
277 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
278            &PMAP1changed, 0,
279            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
280 static int PMAP1unchanged;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1unchanged, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
284 static struct mtx PMAP2mutex;
285
286 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
289 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
293 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
294                     vm_offset_t va);
295 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
296
297 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
298 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
299     vm_prot_t prot);
300 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
303 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
304 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305                     pd_entry_t pde);
306 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
307 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
308 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
309 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
310 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
311 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
312 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
313 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
314     vm_prot_t prot);
315 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
316 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
317     struct spglist *free);
318 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
319     struct spglist *free);
320 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
321 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
322     struct spglist *free);
323 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
324                                         vm_offset_t va);
325 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
326 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
327     vm_page_t m);
328 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
329     pd_entry_t newpde);
330 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
331
332 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
333
334 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
335 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
336 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
337 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
338 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
339 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
340 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
341     int wait);
342 #endif
343 static void pmap_set_pg(void);
344
345 static __inline void pagezero(void *page);
346
347 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
348 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
349
350 /*
351  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
352  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
353  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
354  */
355 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
356
357 /*
358  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
359  *
360  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
361  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
362  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
363  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
364  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
365  *      (physical) address starting relative to 0]
366  */
367 void
368 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
369 {
370         vm_offset_t va;
371         pt_entry_t *pte, *unused;
372         struct pcpu *pc;
373         int i;
374
375         /*
376          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
377          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
378          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
379          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
380          * addresses to superpage mappings.
381          */
382         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
383
384         /*
385          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
386          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
387          * address space, because locore may not have mapped every physical
388          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
389          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
390          */
391         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
392
393         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
394
395         /*
396          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
397          */
398         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
399         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
400 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
401         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
402 #endif
403         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
404         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
405
406         /*
407          * Initialize the global pv list lock.
408          */
409         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
410
411         LIST_INIT(&allpmaps);
412
413         /*
414          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
415          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
416          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
417          * being changed.
418          */
419         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
420         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
421         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
422         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
423
424         /*
425          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
426          * mapping of pages.
427          */
428 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
429         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
430
431         va = virtual_avail;
432         pte = vtopte(va);
433
434
435         /*
436          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
437          * during early boot.
438          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
439          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
440          */
441         pc = get_pcpu();
442         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
443         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
444         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
445         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
446
447         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
448
449         /*
450          * Crashdump maps.
451          */
452         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
453
454         /*
455          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
456          */
457         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
458
459         /*
460          * msgbufp is used to map the system message buffer.
461          */
462         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
463
464         /*
465          * KPTmap is used by pmap_kextract().
466          *
467          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
468          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
469          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
470          */
471         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
472
473         for (i = 0; i < NKPT; i++)
474                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
475
476         /*
477          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
478          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
479          */
480         KPTD -= KPTDI;
481         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
482
483         /*
484          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
485          * respectively.
486          */
487         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
488         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
489
490         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
491
492         virtual_avail = va;
493
494         /*
495          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
496          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
497          * mapping must not have PG_G set. 
498          */
499 #ifdef XBOX
500         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
501          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
502          * Better fixes are very welcome! */
503         if (!arch_i386_is_xbox)
504 #endif
505         for (i = 1; i < NKPT; i++)
506                 PTD[i] = 0;
507
508         /*
509          * Initialize the PAT MSR if present.
510          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
511          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
512          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
513          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
514          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
515          */
516         pmap_init_pat();
517
518         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
519         pmap_set_pg();
520 }
521
522 static void
523 pmap_init_reserved_pages(void)
524 {
525         struct pcpu *pc;
526         vm_offset_t pages;
527         int i;
528
529         CPU_FOREACH(i) {
530                 pc = pcpu_find(i);
531                 /*
532                  * Skip if the mapping has already been initialized,
533                  * i.e. this is the BSP.
534                  */
535                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
536                         continue;
537                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
538                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
539                 if (pages == 0)
540                         panic("%s: unable to allocate KVA", __func__);
541                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
542                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
543                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
544                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
545                 pc->pc_qmap_addr = pages + (PAGE_SIZE * 2);
546         }
547 }
548  
549 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
550
551 /*
552  * Setup the PAT MSR.
553  */
554 void
555 pmap_init_pat(void)
556 {
557         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
558         uint64_t pat_msr;
559         u_long cr0, cr4;
560         int i;
561
562         /* Set default PAT index table. */
563         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
564                 pat_table[i] = -1;
565         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
566         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
567         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
568         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
569         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
570         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
571
572         /*
573          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
574          * We assume that PAT support implies PGE.
575          */
576         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
577                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
578                         pat_index[i] = pat_table[i];
579                 pat_works = 0;
580                 return;
581         }
582
583         /*
584          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
585          * PAT entries.
586          *
587          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
588          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
589          * or Mode C Paging)
590          *
591          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
592          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
593          */
594         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
595             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
596                 pat_works = 0;
597
598         /* Initialize default PAT entries. */
599         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
600             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
601             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
602             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
603             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
604             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
605             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
606             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
607
608         if (pat_works) {
609                 /*
610                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
611                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
612                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
613                  */
614                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
615                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
616                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
617                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
618                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
619                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
620         } else {
621                 /*
622                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
623                  */
624                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
625                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
626                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
627         }
628
629         /* Disable PGE. */
630         cr4 = rcr4();
631         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
632
633         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
634         cr0 = rcr0();
635         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
636
637         /* Flushes caches and TLBs. */
638         wbinvd();
639         invltlb();
640
641         /* Update PAT and index table. */
642         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
643         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
644                 pat_index[i] = pat_table[i];
645
646         /* Flush caches and TLBs again. */
647         wbinvd();
648         invltlb();
649
650         /* Restore caches and PGE. */
651         load_cr0(cr0);
652         load_cr4(cr4);
653 }
654
655 /*
656  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
657  */
658 static void
659 pmap_set_pg(void)
660 {
661         pt_entry_t *pte;
662         vm_offset_t va, endva;
663
664         if (pgeflag == 0)
665                 return;
666
667         endva = KERNBASE + KERNend;
668
669         if (pseflag) {
670                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
671                 while (va  < endva) {
672                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
673                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
674                         va += NBPDR;
675                 }
676         } else {
677                 va = (vm_offset_t)btext;
678                 while (va < endva) {
679                         pte = vtopte(va);
680                         if (*pte)
681                                 *pte |= pgeflag;
682                         invltlb();      /* Flush non-PG_G entries. */
683                         va += PAGE_SIZE;
684                 }
685         }
686 }
687
688 /*
689  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
690  */
691 void
692 pmap_page_init(vm_page_t m)
693 {
694
695         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
696         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
697 }
698
699 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
700 static void *
701 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
702 {
703
704         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
705         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
706         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
707             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
708 }
709 #endif
710
711 /*
712  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
713  * Requirements:
714  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
715  *    are ever set, PG_V in particular.
716  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
717  *    on PAE systems.  This should be ok.
718  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
719  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
720  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
721  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
722  */
723 static vm_offset_t
724 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
725 {
726         pt_entry_t *pte;
727         vm_offset_t va;
728
729         va = *head;
730         if (va == 0)
731                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
732         pte = vtopte(va);
733         *head = *pte;
734         if (*head & PG_V)
735                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
736         *pte = 0;
737         return (va);
738 }
739
740 static void
741 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
742 {
743         pt_entry_t *pte;
744
745         if (va & PG_V)
746                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
747         pte = vtopte(va);
748         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
749         *head = va;
750 }
751
752 static void
753 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
754 {
755         int i;
756         vm_offset_t va;
757
758         *head = 0;
759         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
760                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
761                 pmap_ptelist_free(head, va);
762         }
763 }
764
765
766 /*
767  *      Initialize the pmap module.
768  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
769  *      system needs to map virtual memory.
770  */
771 void
772 pmap_init(void)
773 {
774         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
775         vm_page_t mpte;
776         vm_size_t s;
777         int i, pv_npg;
778
779         /*
780          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
781          * page table pages.
782          */ 
783         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
784                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
785                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
786                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
787                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
788                 mpte->pindex = i + KPTDI;
789                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
790         }
791
792         /*
793          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
794          * high water mark so that the system can recover from excessive
795          * numbers of pv entries.
796          */
797         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
798         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
799         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
800         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
801         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
802
803         /*
804          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
805          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
806          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
807          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
808          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
809          * include at least one feature that is only supported by older Intel
810          * or newer AMD processors.
811          */
812         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
813             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
814             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
815             AMDID2_FMA4)) == 0)
816                 workaround_erratum383 = 1;
817
818         /*
819          * Are large page mappings supported and enabled?
820          */
821         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
822         if (pseflag == 0)
823                 pg_ps_enabled = 0;
824         else if (pg_ps_enabled) {
825                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
826                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
827                 pagesizes[1] = NBPDR;
828         }
829
830         /*
831          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
832          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
833          */
834         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
835             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
836
837         /*
838          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
839          */
840         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
841         s = round_page(s);
842         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
843             M_WAITOK | M_ZERO);
844         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
845                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
846
847         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
848         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
849         if (pv_chunkbase == NULL)
850                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
851         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
852 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
853         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
854             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
855             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
856         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
857 #endif
858
859         pmap_initialized = 1;
860         if (!bootverbose)
861                 return;
862         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
863                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
864                 if (ppim->va == 0)
865                         continue;
866                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
867                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
868         }
869 }
870
871
872 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
873         "Max number of PV entries");
874 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
875         "Page share factor per proc");
876
877 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
878     "2/4MB page mapping counters");
879
880 static u_long pmap_pde_demotions;
881 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
882     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
883
884 static u_long pmap_pde_mappings;
885 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
886     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
887
888 static u_long pmap_pde_p_failures;
889 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
890     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
891
892 static u_long pmap_pde_promotions;
893 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
894     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
895
896 /***************************************************
897  * Low level helper routines.....
898  ***************************************************/
899
900 /*
901  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
902  * caching mode.
903  */
904 int
905 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
906 {
907         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
908
909         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
910                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
911
912         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
913         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
914
915         /* Map the caching mode to a PAT index. */
916         pat_idx = pat_index[mode];
917
918         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
919         cache_bits = 0;
920         if (pat_idx & 0x4)
921                 cache_bits |= pat_flag;
922         if (pat_idx & 0x2)
923                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
924         if (pat_idx & 0x1)
925                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
926         return (cache_bits);
927 }
928
929 /*
930  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
931  */
932 static void
933 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
934 {
935         pd_entry_t *pde;
936         pmap_t pmap;
937         boolean_t PTD_updated;
938
939         PTD_updated = FALSE;
940         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
941         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
942                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
943                     PG_FRAME))
944                         PTD_updated = TRUE;
945                 pde = pmap_pde(pmap, va);
946                 pde_store(pde, newpde);
947         }
948         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
949         KASSERT(PTD_updated,
950             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
951 }
952
953 /*
954  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
955  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
956  * calling processor's TLB is affected.
957  *
958  * The calling thread must be pinned to a processor.
959  */
960 static void
961 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
962 {
963         u_long cr4;
964
965         if ((newpde & PG_PS) == 0)
966                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
967                 invlpg(va);
968         else if ((newpde & PG_G) == 0)
969                 /*
970                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
971                  * because there are too many to flush individually.
972                  */
973                 invltlb();
974         else {
975                 /*
976                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
977                  * including any global (PG_G) mappings.
978                  */
979                 cr4 = rcr4();
980                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
981                 /*
982                  * Although preemption at this point could be detrimental to
983                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
984                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
985                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
986                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
987                  */
988                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
989         }
990 }
991
992 void
993 invltlb_glob(void)
994 {
995         uint64_t cr4;
996
997         if (pgeflag == 0) {
998                 invltlb();
999         } else {
1000                 cr4 = rcr4();
1001                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1002                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
1003         }
1004 }
1005
1006
1007 #ifdef SMP
1008 /*
1009  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1010  *
1011  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1012  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1013  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1014  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1015  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1016  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1017  * one of the following functions but before a store updating the page
1018  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1019  * processor before its pm_active field is checked but due to
1020  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1021  * pmap as inactive on the other processor.
1022  * 
1023  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1024  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1025  * processor.
1026  */
1027 void
1028 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1029 {
1030         cpuset_t *mask, other_cpus;
1031         u_int cpuid;
1032
1033         sched_pin();
1034         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1035                 invlpg(va);
1036                 mask = &all_cpus;
1037         } else {
1038                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1039                 other_cpus = all_cpus;
1040                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1041                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1042                         invlpg(va);
1043                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1044                 mask = &other_cpus;
1045         }
1046         smp_masked_invlpg(*mask, va);
1047         sched_unpin();
1048 }
1049
1050 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1051 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1052
1053 void
1054 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1055 {
1056         cpuset_t *mask, other_cpus;
1057         vm_offset_t addr;
1058         u_int cpuid;
1059
1060         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1061                 pmap_invalidate_all(pmap);
1062                 return;
1063         }
1064
1065         sched_pin();
1066         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1067                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1068                         invlpg(addr);
1069                 mask = &all_cpus;
1070         } else {
1071                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1072                 other_cpus = all_cpus;
1073                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1074                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1075                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1076                                 invlpg(addr);
1077                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1078                 mask = &other_cpus;
1079         }
1080         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva);
1081         sched_unpin();
1082 }
1083
1084 void
1085 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1086 {
1087         cpuset_t *mask, other_cpus;
1088         u_int cpuid;
1089
1090         sched_pin();
1091         if (pmap == kernel_pmap) {
1092                 invltlb_glob();
1093                 mask = &all_cpus;
1094         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1095                 invltlb();
1096                 mask = &all_cpus;
1097         } else {
1098                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1099                 other_cpus = all_cpus;
1100                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1101                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1102                         invltlb();
1103                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1104                 mask = &other_cpus;
1105         }
1106         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1107         sched_unpin();
1108 }
1109
1110 void
1111 pmap_invalidate_cache(void)
1112 {
1113
1114         sched_pin();
1115         wbinvd();
1116         smp_cache_flush();
1117         sched_unpin();
1118 }
1119
1120 struct pde_action {
1121         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1122         vm_offset_t va;
1123         pd_entry_t *pde;
1124         pd_entry_t newpde;
1125         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1126 };
1127
1128 static void
1129 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1130 {
1131         struct pde_action *act = arg;
1132         pd_entry_t *pde;
1133         pmap_t pmap;
1134
1135         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1136
1137                 /*
1138                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1139                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1140                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1141                  */
1142                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1143                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1144                         pde_store(pde, act->newpde);
1145                 }
1146         }
1147 }
1148
1149 static void
1150 pmap_update_pde_user(void *arg)
1151 {
1152         struct pde_action *act = arg;
1153
1154         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1155                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1156 }
1157
1158 static void
1159 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1160 {
1161         struct pde_action *act = arg;
1162
1163         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1164                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1169  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1170  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1171  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1172  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1173  * hardware error.
1174  */
1175 static void
1176 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1177 {
1178         struct pde_action act;
1179         cpuset_t active, other_cpus;
1180         u_int cpuid;
1181
1182         sched_pin();
1183         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1184         other_cpus = all_cpus;
1185         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1186         if (pmap == kernel_pmap)
1187                 active = all_cpus;
1188         else
1189                 active = pmap->pm_active;
1190         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1191                 act.store = cpuid;
1192                 act.invalidate = active;
1193                 act.va = va;
1194                 act.pde = pde;
1195                 act.newpde = newpde;
1196                 CPU_SET(cpuid, &active);
1197                 smp_rendezvous_cpus(active,
1198                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1199                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1200                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1201         } else {
1202                 if (pmap == kernel_pmap)
1203                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1204                 else
1205                         pde_store(pde, newpde);
1206                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1207                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1208         }
1209         sched_unpin();
1210 }
1211 #else /* !SMP */
1212 /*
1213  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1214  * We inline these within pmap.c for speed.
1215  */
1216 PMAP_INLINE void
1217 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1218 {
1219
1220         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1221                 invlpg(va);
1222 }
1223
1224 PMAP_INLINE void
1225 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1226 {
1227         vm_offset_t addr;
1228
1229         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1230                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1231                         invlpg(addr);
1232 }
1233
1234 PMAP_INLINE void
1235 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1236 {
1237
1238         if (pmap == kernel_pmap)
1239                 invltlb_glob();
1240         else if (!CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1241                 invltlb();
1242 }
1243
1244 PMAP_INLINE void
1245 pmap_invalidate_cache(void)
1246 {
1247
1248         wbinvd();
1249 }
1250
1251 static void
1252 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1253 {
1254
1255         if (pmap == kernel_pmap)
1256                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1257         else
1258                 pde_store(pde, newpde);
1259         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1260                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1261 }
1262 #endif /* !SMP */
1263
1264 static void
1265 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1266 {
1267
1268         /*
1269          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1270          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1271          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1272          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1273          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1274          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1275          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1276          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1277          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1278          */
1279         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1280                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1281         else
1282                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1283 }
1284
1285 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1286
1287 void
1288 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1289 {
1290
1291         if (force) {
1292                 sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1293         } else {
1294                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1295                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1296                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1297                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1298         }
1299
1300         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1301                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1302         else if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0 &&
1303             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1304 #ifdef DEV_APIC
1305                 /*
1306                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1307                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1308                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1309                  * don't need to flush for that range anyway.
1310                  */
1311                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1312                         return;
1313 #endif
1314                 /*
1315                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the sfence
1316                  * instruction to insure that previous stores are
1317                  * included in the write-back.  The processor
1318                  * propagates flush to other processors in the cache
1319                  * coherence domain.
1320                  */
1321                 sfence();
1322                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1323                         clflushopt(sva);
1324                 sfence();
1325         } else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1326             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1327 #ifdef DEV_APIC
1328                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1329                         return;
1330 #endif
1331                 /*
1332                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1333                  */
1334                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1335                         mfence();
1336                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1337                         clflush(sva);
1338                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1339                         mfence();
1340         } else {
1341
1342                 /*
1343                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1344                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1345                  * Globally invalidate cache.
1346                  */
1347                 pmap_invalidate_cache();
1348         }
1349 }
1350
1351 void
1352 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1353 {
1354         int i;
1355
1356         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1357             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1358                 pmap_invalidate_cache();
1359         } else {
1360                 for (i = 0; i < count; i++)
1361                         pmap_flush_page(pages[i]);
1362         }
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Are we current address space or kernel?
1367  */
1368 static __inline int
1369 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1370 {
1371
1372         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1373             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1374 }
1375
1376 /*
1377  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1378  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1379  */
1380 pt_entry_t *
1381 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1382 {
1383         pd_entry_t newpf;
1384         pd_entry_t *pde;
1385
1386         pde = pmap_pde(pmap, va);
1387         if (*pde & PG_PS)
1388                 return (pde);
1389         if (*pde != 0) {
1390                 /* are we current address space or kernel? */
1391                 if (pmap_is_current(pmap))
1392                         return (vtopte(va));
1393                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1394                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1395                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1396                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1397                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1398                 }
1399                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1400         }
1401         return (NULL);
1402 }
1403
1404 /*
1405  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1406  * being NULL.
1407  */
1408 static __inline void
1409 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1410 {
1411
1412         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1413                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1414 }
1415
1416 /*
1417  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1418  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1419  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1420  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1421  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1422  */
1423 static __inline void
1424 invlcaddr(void *caddr)
1425 {
1426
1427         invlpg((u_int)caddr);
1428 }
1429
1430 /*
1431  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1432  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1433  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1434  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1435  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1436  *
1437  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1438  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1439  */
1440 static pt_entry_t *
1441 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1442 {
1443         pd_entry_t newpf;
1444         pd_entry_t *pde;
1445
1446         pde = pmap_pde(pmap, va);
1447         if (*pde & PG_PS)
1448                 return (pde);
1449         if (*pde != 0) {
1450                 /* are we current address space or kernel? */
1451                 if (pmap_is_current(pmap))
1452                         return (vtopte(va));
1453                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1454                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1455                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1456                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1457                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1458 #ifdef SMP
1459                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1460 #endif
1461                         invlcaddr(PADDR1);
1462                         PMAP1changed++;
1463                 } else
1464 #ifdef SMP
1465                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1466                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1467                         invlcaddr(PADDR1);
1468                         PMAP1changedcpu++;
1469                 } else
1470 #endif
1471                         PMAP1unchanged++;
1472                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1473         }
1474         return (0);
1475 }
1476
1477 /*
1478  *      Routine:        pmap_extract
1479  *      Function:
1480  *              Extract the physical page address associated
1481  *              with the given map/virtual_address pair.
1482  */
1483 vm_paddr_t 
1484 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1485 {
1486         vm_paddr_t rtval;
1487         pt_entry_t *pte;
1488         pd_entry_t pde;
1489
1490         rtval = 0;
1491         PMAP_LOCK(pmap);
1492         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1493         if (pde != 0) {
1494                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1495                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1496                 else {
1497                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1498                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1499                         pmap_pte_release(pte);
1500                 }
1501         }
1502         PMAP_UNLOCK(pmap);
1503         return (rtval);
1504 }
1505
1506 /*
1507  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1508  *      Function:
1509  *              Atomically extract and hold the physical page
1510  *              with the given pmap and virtual address pair
1511  *              if that mapping permits the given protection.
1512  */
1513 vm_page_t
1514 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1515 {
1516         pd_entry_t pde;
1517         pt_entry_t pte, *ptep;
1518         vm_page_t m;
1519         vm_paddr_t pa;
1520
1521         pa = 0;
1522         m = NULL;
1523         PMAP_LOCK(pmap);
1524 retry:
1525         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1526         if (pde != 0) {
1527                 if (pde & PG_PS) {
1528                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1529                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1530                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1531                                         goto retry;
1532                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1533                                     (va & PDRMASK));
1534                                 vm_page_hold(m);
1535                         }
1536                 } else {
1537                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1538                         pte = *ptep;
1539                         pmap_pte_release(ptep);
1540                         if (pte != 0 &&
1541                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1542                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1543                                     &pa))
1544                                         goto retry;
1545                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1546                                 vm_page_hold(m);
1547                         }
1548                 }
1549         }
1550         PA_UNLOCK_COND(pa);
1551         PMAP_UNLOCK(pmap);
1552         return (m);
1553 }
1554
1555 /***************************************************
1556  * Low level mapping routines.....
1557  ***************************************************/
1558
1559 /*
1560  * Add a wired page to the kva.
1561  * Note: not SMP coherent.
1562  *
1563  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1564  */
1565 PMAP_INLINE void 
1566 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1567 {
1568         pt_entry_t *pte;
1569
1570         pte = vtopte(va);
1571         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1572 }
1573
1574 static __inline void
1575 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1576 {
1577         pt_entry_t *pte;
1578
1579         pte = vtopte(va);
1580         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1581 }
1582
1583 /*
1584  * Remove a page from the kernel pagetables.
1585  * Note: not SMP coherent.
1586  *
1587  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1588  */
1589 PMAP_INLINE void
1590 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1591 {
1592         pt_entry_t *pte;
1593
1594         pte = vtopte(va);
1595         pte_clear(pte);
1596 }
1597
1598 /*
1599  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1600  *      virtual address space.
1601  *
1602  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1603  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1604  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1605  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1606  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1607  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1608  *      region.
1609  */
1610 vm_offset_t
1611 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1612 {
1613         vm_offset_t va, sva;
1614         vm_paddr_t superpage_offset;
1615         pd_entry_t newpde;
1616
1617         va = *virt;
1618         /*
1619          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1620          * least one superpage mapping to be created?
1621          */ 
1622         superpage_offset = start & PDRMASK;
1623         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1624                 /*
1625                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1626                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1627                  */
1628                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1629                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1630                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1631                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1632         }
1633         sva = va;
1634         while (start < end) {
1635                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1636                     pseflag) {
1637                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1638                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1639                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1640                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1641                         va += NBPDR;
1642                         start += NBPDR;
1643                 } else {
1644                         pmap_kenter(va, start);
1645                         va += PAGE_SIZE;
1646                         start += PAGE_SIZE;
1647                 }
1648         }
1649         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1650         *virt = va;
1651         return (sva);
1652 }
1653
1654
1655 /*
1656  * Add a list of wired pages to the kva
1657  * this routine is only used for temporary
1658  * kernel mappings that do not need to have
1659  * page modification or references recorded.
1660  * Note that old mappings are simply written
1661  * over.  The page *must* be wired.
1662  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1663  */
1664 void
1665 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1666 {
1667         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1668         vm_page_t m;
1669
1670         oldpte = 0;
1671         pte = vtopte(sva);
1672         endpte = pte + count;
1673         while (pte < endpte) {
1674                 m = *ma++;
1675                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1676                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1677                         oldpte |= *pte;
1678                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1679                 }
1680                 pte++;
1681         }
1682         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1683                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1684                     PAGE_SIZE);
1685 }
1686
1687 /*
1688  * This routine tears out page mappings from the
1689  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1690  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1691  */
1692 void
1693 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1694 {
1695         vm_offset_t va;
1696
1697         va = sva;
1698         while (count-- > 0) {
1699                 pmap_kremove(va);
1700                 va += PAGE_SIZE;
1701         }
1702         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1703 }
1704
1705 /***************************************************
1706  * Page table page management routines.....
1707  ***************************************************/
1708 static __inline void
1709 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1710 {
1711         vm_page_t m;
1712
1713         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1714                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1715                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1716                 vm_page_free_toq(m);
1717         }
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1722  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1723  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1724  */
1725 static __inline void
1726 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1727     boolean_t set_PG_ZERO)
1728 {
1729
1730         if (set_PG_ZERO)
1731                 m->flags |= PG_ZERO;
1732         else
1733                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1734         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1735 }
1736
1737 /*
1738  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1739  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1740  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1741  * ordered by this virtual address range.
1742  */
1743 static __inline int
1744 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1745 {
1746
1747         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1748         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1749 }
1750
1751 /*
1752  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1753  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1754  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1755  * specified virtual address.
1756  */
1757 static __inline vm_page_t
1758 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1759 {
1760
1761         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1762         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1763 }
1764
1765 /*
1766  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1767  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1768  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1769  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1770  */
1771 static inline boolean_t
1772 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1773 {
1774
1775         --m->wire_count;
1776         if (m->wire_count == 0) {
1777                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1778                 return (TRUE);
1779         } else
1780                 return (FALSE);
1781 }
1782
1783 static void
1784 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1785 {
1786         vm_offset_t pteva;
1787
1788         /*
1789          * unmap the page table page
1790          */
1791         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1792         --pmap->pm_stats.resident_count;
1793
1794         /*
1795          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1796          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1797          * down is begun.
1798          */
1799         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1800
1801         /*
1802          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1803          * take effect immediately.
1804          */
1805         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1806         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1807
1808         /* 
1809          * Put page on a list so that it is released after
1810          * *ALL* TLB shootdown is done
1811          */
1812         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1813 }
1814
1815 /*
1816  * After removing a page table entry, this routine is used to
1817  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1818  */
1819 static int
1820 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1821 {
1822         pd_entry_t ptepde;
1823         vm_page_t mpte;
1824
1825         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1826                 return (0);
1827         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1828         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1829         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1830 }
1831
1832 /*
1833  * Initialize the pmap for the swapper process.
1834  */
1835 void
1836 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1837 {
1838
1839         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1840         /*
1841          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1842          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1843          * not need to be inserted into that list.
1844          */
1845         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1846 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1847         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1848 #endif
1849         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1850         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1851         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1852         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1853         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1854 }
1855
1856 /*
1857  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1858  * such as one in a vmspace structure.
1859  */
1860 int
1861 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1862 {
1863         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1864         vm_paddr_t pa;
1865         int i;
1866
1867         /*
1868          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1869          * page directory table.
1870          */
1871         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1872                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1873                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1874                         return (0);
1875 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1876                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1877                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1878                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1879                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1880                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1881                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1882 #endif
1883                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1884         }
1885         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1886             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1887
1888         /*
1889          * allocate the page directory page(s)
1890          */
1891         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1892                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1893                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1894                 if (m == NULL)
1895                         VM_WAIT;
1896                 else {
1897                         ptdpg[i++] = m;
1898                 }
1899         }
1900
1901         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1902
1903         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1904                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1905                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1906
1907         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1908         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1909         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1910         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1911         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1912
1913         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1914         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1915                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1916                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1917 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1918                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1919 #endif
1920         }
1921
1922         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1923         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1924         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1925
1926         return (1);
1927 }
1928
1929 /*
1930  * this routine is called if the page table page is not
1931  * mapped correctly.
1932  */
1933 static vm_page_t
1934 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1935 {
1936         vm_paddr_t ptepa;
1937         vm_page_t m;
1938
1939         /*
1940          * Allocate a page table page.
1941          */
1942         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1943             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1944                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1945                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1946                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1947                         VM_WAIT;
1948                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1949                         PMAP_LOCK(pmap);
1950                 }
1951
1952                 /*
1953                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1954                  * page may have been allocated.
1955                  */
1956                 return (NULL);
1957         }
1958         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1959                 pmap_zero_page(m);
1960
1961         /*
1962          * Map the pagetable page into the process address space, if
1963          * it isn't already there.
1964          */
1965
1966         pmap->pm_stats.resident_count++;
1967
1968         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1969         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1970                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1971
1972         return (m);
1973 }
1974
1975 static vm_page_t
1976 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1977 {
1978         u_int ptepindex;
1979         pd_entry_t ptepa;
1980         vm_page_t m;
1981
1982         /*
1983          * Calculate pagetable page index
1984          */
1985         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1986 retry:
1987         /*
1988          * Get the page directory entry
1989          */
1990         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1991
1992         /*
1993          * This supports switching from a 4MB page to a
1994          * normal 4K page.
1995          */
1996         if (ptepa & PG_PS) {
1997                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1998                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1999         }
2000
2001         /*
2002          * If the page table page is mapped, we just increment the
2003          * hold count, and activate it.
2004          */
2005         if (ptepa) {
2006                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2007                 m->wire_count++;
2008         } else {
2009                 /*
2010                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2011                  * been deallocated. 
2012                  */
2013                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2014                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2015                         goto retry;
2016         }
2017         return (m);
2018 }
2019
2020
2021 /***************************************************
2022 * Pmap allocation/deallocation routines.
2023  ***************************************************/
2024
2025 /*
2026  * Release any resources held by the given physical map.
2027  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2028  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2029  */
2030 void
2031 pmap_release(pmap_t pmap)
2032 {
2033         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2034         int i;
2035
2036         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2037             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2038             pmap->pm_stats.resident_count));
2039         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2040             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2041         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2042             ("releasing active pmap %p", pmap));
2043
2044         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2045         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2046         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2047
2048         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2049                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2050                     PG_FRAME);
2051
2052         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2053             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2054
2055         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2056
2057         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2058                 m = ptdpg[i];
2059 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2060                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2061                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2062 #endif
2063                 m->wire_count--;
2064                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2065                 vm_page_free_zero(m);
2066         }
2067 }
2068 \f
2069 static int
2070 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2071 {
2072         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2073
2074         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2075 }
2076 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2077     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2078
2079 static int
2080 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2081 {
2082         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2083
2084         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2085 }
2086 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2087     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2088
2089 /*
2090  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2091  */
2092 void
2093 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2094 {
2095         vm_paddr_t ptppaddr;
2096         vm_page_t nkpg;
2097         pd_entry_t newpdir;
2098
2099         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2100         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2101         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2102                 addr = kernel_map->max_offset;
2103         while (kernel_vm_end < addr) {
2104                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2105                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2106                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2107                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2108                                 break;
2109                         }
2110                         continue;
2111                 }
2112
2113                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2114                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2115                     VM_ALLOC_ZERO);
2116                 if (nkpg == NULL)
2117                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2118
2119                 nkpt++;
2120
2121                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2122                         pmap_zero_page(nkpg);
2123                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2124                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2125                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2126
2127                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2128                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2129                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2130                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2131                         break;
2132                 }
2133         }
2134 }
2135
2136
2137 /***************************************************
2138  * page management routines.
2139  ***************************************************/
2140
2141 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2142 CTASSERT(_NPCM == 11);
2143 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2144
2145 static __inline struct pv_chunk *
2146 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2147 {
2148
2149         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2150 }
2151
2152 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2153
2154 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2155 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2156
2157 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2158         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2159         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2160         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2161         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2162 };
2163
2164 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2165         "Current number of pv entries");
2166
2167 #ifdef PV_STATS
2168 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2169
2170 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2171         "Current number of pv entry chunks");
2172 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2173         "Current number of pv entry chunks allocated");
2174 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2175         "Current number of pv entry chunks frees");
2176 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2177         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2178
2179 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2180 static int pv_entry_spare;
2181
2182 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2183         "Current number of pv entry frees");
2184 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2185         "Current number of pv entry allocs");
2186 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2187         "Current number of spare pv entries");
2188 #endif
2189
2190 /*
2191  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2192  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2193  * another pv entry chunk.
2194  */
2195 static vm_page_t
2196 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2197 {
2198         struct pch newtail;
2199         struct pv_chunk *pc;
2200         struct md_page *pvh;
2201         pd_entry_t *pde;
2202         pmap_t pmap;
2203         pt_entry_t *pte, tpte;
2204         pv_entry_t pv;
2205         vm_offset_t va;
2206         vm_page_t m, m_pc;
2207         struct spglist free;
2208         uint32_t inuse;
2209         int bit, field, freed;
2210
2211         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2212         pmap = NULL;
2213         m_pc = NULL;
2214         SLIST_INIT(&free);
2215         TAILQ_INIT(&newtail);
2216         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2217             SLIST_EMPTY(&free))) {
2218                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2219                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2220                         if (pmap != NULL) {
2221                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2222                                 if (pmap != locked_pmap)
2223                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2224                         }
2225                         pmap = pc->pc_pmap;
2226                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2227                         if (pmap > locked_pmap)
2228                                 PMAP_LOCK(pmap);
2229                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2230                                 pmap = NULL;
2231                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2232                                 continue;
2233                         }
2234                 }
2235
2236                 /*
2237                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2238                  */
2239                 freed = 0;
2240                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2241                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2242                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2243                                 bit = bsfl(inuse);
2244                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2245                                 va = pv->pv_va;
2246                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2247                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2248                                         continue;
2249                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2250                                 tpte = *pte;
2251                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2252                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2253                                 pmap_pte_release(pte);
2254                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2255                                         continue;
2256                                 KASSERT(tpte != 0,
2257                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2258                                     pmap, va));
2259                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2260                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2261                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2262                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2263                                         vm_page_dirty(m);
2264                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2265                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2266                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2267                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2268                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2269                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2270                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2271                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2272                                                     PGA_WRITEABLE);
2273                                         }
2274                                 }
2275                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2276                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2277                                 freed++;
2278                         }
2279                 }
2280                 if (freed == 0) {
2281                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2282                         continue;
2283                 }
2284                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2285                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2286                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2287                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2288                 pv_entry_count -= freed;
2289                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2290                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2291                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2292                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2293                                     pc_list);
2294                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2295
2296                                 /*
2297                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2298                                  * sufficient.
2299                                  */
2300                                 if (pmap == locked_pmap)
2301                                         goto out;
2302                                 break;
2303                         }
2304                 if (field == _NPCM) {
2305                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2306                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2307                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2308                         /* Entire chunk is free; return it. */
2309                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2310                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2311                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2312                         break;
2313                 }
2314         }
2315 out:
2316         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2317         if (pmap != NULL) {
2318                 pmap_invalidate_all(pmap);
2319                 if (pmap != locked_pmap)
2320                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2321         }
2322         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2323                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2324                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2325                 /* Recycle a freed page table page. */
2326                 m_pc->wire_count = 1;
2327                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2328         }
2329         pmap_free_zero_pages(&free);
2330         return (m_pc);
2331 }
2332
2333 /*
2334  * free the pv_entry back to the free list
2335  */
2336 static void
2337 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2338 {
2339         struct pv_chunk *pc;
2340         int idx, field, bit;
2341
2342         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2343         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2344         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2345         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2346         pv_entry_count--;
2347         pc = pv_to_chunk(pv);
2348         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2349         field = idx / 32;
2350         bit = idx % 32;
2351         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2352         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2353                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2354                         /*
2355                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2356                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2357                          */
2358                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2359                             pc)) {
2360                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2361                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2362                                     pc_list);
2363                         }
2364                         return;
2365                 }
2366         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2367         free_pv_chunk(pc);
2368 }
2369
2370 static void
2371 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2372 {
2373         vm_page_t m;
2374
2375         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2376         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2377         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2378         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2379         /* entire chunk is free, return it */
2380         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2381         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2382         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2383         vm_page_free(m);
2384         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2385 }
2386
2387 /*
2388  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2389  * when needed.
2390  */
2391 static pv_entry_t
2392 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2393 {
2394         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2395         static struct timeval lastprint;
2396         int bit, field;
2397         pv_entry_t pv;
2398         struct pv_chunk *pc;
2399         vm_page_t m;
2400
2401         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2402         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2403         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2404         pv_entry_count++;
2405         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2406                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2407                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2408                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2409                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2410 retry:
2411         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2412         if (pc != NULL) {
2413                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2414                         if (pc->pc_map[field]) {
2415                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2416                                 break;
2417                         }
2418                 }
2419                 if (field < _NPCM) {
2420                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2421                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2422                         /* If this was the last item, move it to tail */
2423                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2424                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2425                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2426                                         return (pv);    /* not full, return */
2427                                 }
2428                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2429                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2430                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2431                         return (pv);
2432                 }
2433         }
2434         /*
2435          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2436          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2437          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2438          */
2439         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2440             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2441                 if (try) {
2442                         pv_entry_count--;
2443                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2444                         return (NULL);
2445                 }
2446                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2447                 if (m == NULL)
2448                         goto retry;
2449         }
2450         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2451         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2452         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2453         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2454         pc->pc_pmap = pmap;
2455         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2456         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2457                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2458         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2459         pv = &pc->pc_pventry[0];
2460         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2461         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2462         return (pv);
2463 }
2464
2465 static __inline pv_entry_t
2466 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2467 {
2468         pv_entry_t pv;
2469
2470         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2471         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2472                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2473                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2474                         break;
2475                 }
2476         }
2477         return (pv);
2478 }
2479
2480 static void
2481 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2482 {
2483         struct md_page *pvh;
2484         pv_entry_t pv;
2485         vm_offset_t va_last;
2486         vm_page_t m;
2487
2488         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2489         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2490             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2491
2492         /*
2493          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2494          * page's pv list.
2495          */
2496         pvh = pa_to_pvh(pa);
2497         va = trunc_4mpage(va);
2498         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2499         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2500         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2501         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2502         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2503         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2504         do {
2505                 m++;
2506                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2507                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2508                 va += PAGE_SIZE;
2509                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2510         } while (va < va_last);
2511 }
2512
2513 static void
2514 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2515 {
2516         struct md_page *pvh;
2517         pv_entry_t pv;
2518         vm_offset_t va_last;
2519         vm_page_t m;
2520
2521         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2522         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2523             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2524
2525         /*
2526          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2527          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2528          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2529          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2530          * removes one of the mappings that is being promoted.
2531          */
2532         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2533         va = trunc_4mpage(va);
2534         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2535         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2536         pvh = pa_to_pvh(pa);
2537         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2538         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2539         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2540         do {
2541                 m++;
2542                 va += PAGE_SIZE;
2543                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2544         } while (va < va_last);
2545 }
2546
2547 static void
2548 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2549 {
2550         pv_entry_t pv;
2551
2552         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2553         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2554         free_pv_entry(pmap, pv);
2555 }
2556
2557 static void
2558 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2559 {
2560         struct md_page *pvh;
2561
2562         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2563         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2564         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2565                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2566                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2567                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2568         }
2569 }
2570
2571 /*
2572  * Create a pv entry for page at pa for
2573  * (pmap, va).
2574  */
2575 static void
2576 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2577 {
2578         pv_entry_t pv;
2579
2580         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2582         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2583         pv->pv_va = va;
2584         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2585 }
2586
2587 /*
2588  * Conditionally create a pv entry.
2589  */
2590 static boolean_t
2591 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2592 {
2593         pv_entry_t pv;
2594
2595         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2596         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2597         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2598             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2599                 pv->pv_va = va;
2600                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2601                 return (TRUE);
2602         } else
2603                 return (FALSE);
2604 }
2605
2606 /*
2607  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2608  */
2609 static boolean_t
2610 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2611 {
2612         struct md_page *pvh;
2613         pv_entry_t pv;
2614
2615         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2616         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2617             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2618                 pv->pv_va = va;
2619                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2620                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2621                 return (TRUE);
2622         } else
2623                 return (FALSE);
2624 }
2625
2626 /*
2627  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2628  */
2629 static void
2630 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2631 {
2632         pt_entry_t *pte;
2633
2634         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2635                 *pte = newpte;  
2636                 newpte += PAGE_SIZE;
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2642  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2643  */
2644 static boolean_t
2645 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2646 {
2647         pd_entry_t newpde, oldpde;
2648         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2649         vm_paddr_t mptepa;
2650         vm_page_t mpte;
2651         struct spglist free;
2652         vm_offset_t sva;
2653
2654         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2655         oldpde = *pde;
2656         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2657             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2658         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2659             NULL) {
2660                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2661                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2662                     " is missing"));
2663
2664                 /*
2665                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2666                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2667                  * allocation of the new page table page fails.
2668                  */
2669                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2670                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2671                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2672                         SLIST_INIT(&free);
2673                         sva = trunc_4mpage(va);
2674                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2675                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2676                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2677                         pmap_free_zero_pages(&free);
2678                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2679                             " in pmap %p", va, pmap);
2680                         return (FALSE);
2681                 }
2682                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2683                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2684         }
2685         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2686
2687         /*
2688          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2689          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2690          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2691          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2692          */
2693         if (va >= KERNBASE)
2694                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2695         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2696                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2697                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2698 #ifdef SMP
2699                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2700 #endif
2701                         invlcaddr(PADDR1);
2702                         PMAP1changed++;
2703                 } else
2704 #ifdef SMP
2705                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2706                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2707                         invlcaddr(PADDR1);
2708                         PMAP1changedcpu++;
2709                 } else
2710 #endif
2711                         PMAP1unchanged++;
2712                 firstpte = PADDR1;
2713         } else {
2714                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2715                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2716                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2717                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2718                 }
2719                 firstpte = PADDR2;
2720         }
2721         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2722         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2723             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2724         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2725             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2726         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2727         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2728                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2729
2730         /*
2731          * If the page table page is new, initialize it.
2732          */
2733         if (mpte->wire_count == 1) {
2734                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2735                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2736         }
2737         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2738             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2739             " addresses"));
2740
2741         /*
2742          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2743          * entries.
2744          */ 
2745         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2746                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2747         
2748         /*
2749          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2750          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2751          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2752          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2753          * the read above and the store below. 
2754          */
2755         if (workaround_erratum383)
2756                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2757         else if (pmap == kernel_pmap)
2758                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2759         else
2760                 pde_store(pde, newpde); 
2761         if (firstpte == PADDR2)
2762                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2763
2764         /*
2765          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2766          */
2767         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2768
2769         /*
2770          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2771          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2772          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2773          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2774          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2775          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2776          * the 2mpage to referencing the page table page.
2777          */
2778         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2779                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2780
2781         pmap_pde_demotions++;
2782         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2783             " in pmap %p", va, pmap);
2784         return (TRUE);
2785 }
2786
2787 /*
2788  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2789  */
2790 static void
2791 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2792 {
2793         pd_entry_t newpde;
2794         vm_paddr_t mptepa;
2795         vm_page_t mpte;
2796
2797         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2798         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2799         if (mpte == NULL)
2800                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2801
2802         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2803         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2804
2805         /*
2806          * Initialize the page table page.
2807          */
2808         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2809
2810         /*
2811          * Remove the mapping.
2812          */
2813         if (workaround_erratum383)
2814                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2815         else 
2816                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2817
2818         /*
2819          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2820          */
2821         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2822 }
2823
2824 /*
2825  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2826  */
2827 static void
2828 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2829     struct spglist *free)
2830 {
2831         struct md_page *pvh;
2832         pd_entry_t oldpde;
2833         vm_offset_t eva, va;
2834         vm_page_t m, mpte;
2835
2836         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2837         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2838             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2839         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2840         if (oldpde & PG_W)
2841                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2842
2843         /*
2844          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2845          * PG_G.
2846          */
2847         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2848                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2849
2850         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2851         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2852                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2853                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2854                 eva = sva + NBPDR;
2855                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2856                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2857                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2858                                 vm_page_dirty(m);
2859                         if (oldpde & PG_A)
2860                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2861                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2862                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2863                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2864                 }
2865         }
2866         if (pmap == kernel_pmap) {
2867                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2868         } else {
2869                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2870                 if (mpte != NULL) {
2871                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2872                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2873                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2874                         mpte->wire_count = 0;
2875                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2876                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2877                 }
2878         }
2879 }
2880
2881 /*
2882  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2883  */
2884 static int
2885 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2886     struct spglist *free)
2887 {
2888         pt_entry_t oldpte;
2889         vm_page_t m;
2890
2891         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2892         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2893         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2894         KASSERT(oldpte != 0,
2895             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2896         if (oldpte & PG_W)
2897                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2898         /*
2899          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2900          * PG_G.
2901          */
2902         if (oldpte & PG_G)
2903                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2904         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2905         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2906                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2907                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2908                         vm_page_dirty(m);
2909                 if (oldpte & PG_A)
2910                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2911                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2912         }
2913         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2914 }
2915
2916 /*
2917  * Remove a single page from a process address space
2918  */
2919 static void
2920 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2921 {
2922         pt_entry_t *pte;
2923
2924         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2925         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2926         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2927         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2928                 return;
2929         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2930         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2931 }
2932
2933 /*
2934  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2935  *
2936  *      It is assumed that the start and end are properly
2937  *      rounded to the page size.
2938  */
2939 void
2940 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2941 {
2942         vm_offset_t pdnxt;
2943         pd_entry_t ptpaddr;
2944         pt_entry_t *pte;
2945         struct spglist free;
2946         int anyvalid;
2947
2948         /*
2949          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2950          */
2951         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2952                 return;
2953
2954         anyvalid = 0;
2955         SLIST_INIT(&free);
2956
2957         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2958         sched_pin();
2959         PMAP_LOCK(pmap);
2960
2961         /*
2962          * special handling of removing one page.  a very
2963          * common operation and easy to short circuit some
2964          * code.
2965          */
2966         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2967             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2968                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2969                 goto out;
2970         }
2971
2972         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2973                 u_int pdirindex;
2974
2975                 /*
2976                  * Calculate index for next page table.
2977                  */
2978                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2979                 if (pdnxt < sva)
2980                         pdnxt = eva;
2981                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2982                         break;
2983
2984                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2985                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2986
2987                 /*
2988                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2989                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2990                  */
2991                 if (ptpaddr == 0)
2992                         continue;
2993
2994                 /*
2995                  * Check for large page.
2996                  */
2997                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2998                         /*
2999                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3000                          * demote the mapping and fall through.
3001                          */
3002                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3003                                 /*
3004                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3005                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3006                                  */
3007                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3008                                         anyvalid = 1;
3009                                 pmap_remove_pde(pmap,
3010                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3011                                 continue;
3012                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3013                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3014                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3015                                 continue;
3016                         }
3017                 }
3018
3019                 /*
3020                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3021                  * by the current page table page, or to the end of the
3022                  * range being removed.
3023                  */
3024                 if (pdnxt > eva)
3025                         pdnxt = eva;
3026
3027                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3028                     sva += PAGE_SIZE) {
3029                         if (*pte == 0)
3030                                 continue;
3031
3032                         /*
3033                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3034                          * by pmap_remove_pte().
3035                          */
3036                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3037                                 anyvalid = 1;
3038                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3039                                 break;
3040                 }
3041         }
3042 out:
3043         sched_unpin();
3044         if (anyvalid)
3045                 pmap_invalidate_all(pmap);
3046         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3047         PMAP_UNLOCK(pmap);
3048         pmap_free_zero_pages(&free);
3049 }
3050
3051 /*
3052  *      Routine:        pmap_remove_all
3053  *      Function:
3054  *              Removes this physical page from
3055  *              all physical maps in which it resides.
3056  *              Reflects back modify bits to the pager.
3057  *
3058  *      Notes:
3059  *              Original versions of this routine were very
3060  *              inefficient because they iteratively called
3061  *              pmap_remove (slow...)
3062  */
3063
3064 void
3065 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3066 {
3067         struct md_page *pvh;
3068         pv_entry_t pv;
3069         pmap_t pmap;
3070         pt_entry_t *pte, tpte;
3071         pd_entry_t *pde;
3072         vm_offset_t va;
3073         struct spglist free;
3074
3075         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3076             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3077         SLIST_INIT(&free);
3078         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3079         sched_pin();
3080         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3081                 goto small_mappings;
3082         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3083         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3084                 va = pv->pv_va;
3085                 pmap = PV_PMAP(pv);
3086                 PMAP_LOCK(pmap);
3087                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3088                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3089                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3090         }
3091 small_mappings:
3092         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3093                 pmap = PV_PMAP(pv);
3094                 PMAP_LOCK(pmap);
3095                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3096                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3097                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3098                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3099                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3100                 tpte = pte_load_clear(pte);
3101                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3102                     pmap, pv->pv_va));
3103                 if (tpte & PG_W)
3104                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3105                 if (tpte & PG_A)
3106                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3107
3108                 /*
3109                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3110                  */
3111                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3112                         vm_page_dirty(m);
3113                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3114                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3115                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3116                 free_pv_entry(pmap, pv);
3117                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3118         }
3119         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3120         sched_unpin();
3121         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3122         pmap_free_zero_pages(&free);
3123 }
3124
3125 /*
3126  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3127  */
3128 static boolean_t
3129 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3130 {
3131         pd_entry_t newpde, oldpde;
3132         vm_offset_t eva, va;
3133         vm_page_t m;
3134         boolean_t anychanged;
3135
3136         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3137         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3138             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3139         anychanged = FALSE;
3140 retry:
3141         oldpde = newpde = *pde;
3142         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3143             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3144                 eva = sva + NBPDR;
3145                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3146                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3147                         vm_page_dirty(m);
3148         }
3149         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3150                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3151 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3152         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3153                 newpde |= pg_nx;
3154 #endif
3155         if (newpde != oldpde) {
3156                 /*
3157                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3158                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3159                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3160                  */
3161                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3162                         goto retry;
3163                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3164                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3165                 else
3166                         anychanged = TRUE;
3167         }
3168         return (anychanged);
3169 }
3170
3171 /*
3172  *      Set the physical protection on the
3173  *      specified range of this map as requested.
3174  */
3175 void
3176 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3177 {
3178         vm_offset_t pdnxt;
3179         pd_entry_t ptpaddr;
3180         pt_entry_t *pte;
3181         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3182
3183         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3184         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3185                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3186                 return;
3187         }
3188
3189 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3190         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3191             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3192                 return;
3193 #else
3194         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3195                 return;
3196 #endif
3197
3198         if (pmap_is_current(pmap))
3199                 pv_lists_locked = FALSE;
3200         else {
3201                 pv_lists_locked = TRUE;
3202 resume:
3203                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3204                 sched_pin();
3205         }
3206         anychanged = FALSE;
3207
3208         PMAP_LOCK(pmap);
3209         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3210                 pt_entry_t obits, pbits;
3211                 u_int pdirindex;
3212
3213                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3214                 if (pdnxt < sva)
3215                         pdnxt = eva;
3216
3217                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3218                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3219
3220                 /*
3221                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3222                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3223                  */
3224                 if (ptpaddr == 0)
3225                         continue;
3226
3227                 /*
3228                  * Check for large page.
3229                  */
3230                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3231                         /*
3232                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3233                          * demote the mapping and fall through.
3234                          */
3235                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3236                                 /*
3237                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3238                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3239                                  */
3240                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3241                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3242                                         anychanged = TRUE;
3243                                 continue;
3244                         } else {
3245                                 if (!pv_lists_locked) {
3246                                         pv_lists_locked = TRUE;
3247                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3248                                                 if (anychanged)
3249                                                         pmap_invalidate_all(
3250                                                             pmap);
3251                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3252                                                 goto resume;
3253                                         }
3254                                         sched_pin();
3255                                 }
3256                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3257                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3258                                         /*
3259                                          * The large page mapping was
3260                                          * destroyed.
3261                                          */
3262                                         continue;
3263                                 }
3264                         }
3265                 }
3266
3267                 if (pdnxt > eva)
3268                         pdnxt = eva;
3269
3270                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3271                     sva += PAGE_SIZE) {
3272                         vm_page_t m;
3273
3274 retry:
3275                         /*
3276                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3277                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3278                          * significant 32 bits.
3279                          */
3280                         obits = pbits = *pte;
3281                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3282                                 continue;
3283
3284                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3285                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3286                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3287                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3288                                         vm_page_dirty(m);
3289                                 }
3290                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3291                         }
3292 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3293                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3294                                 pbits |= pg_nx;
3295 #endif
3296
3297                         if (pbits != obits) {
3298 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3299                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3300                                         goto retry;
3301 #else
3302                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3303                                     pbits))
3304                                         goto retry;
3305 #endif
3306                                 if (obits & PG_G)
3307                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3308                                 else
3309                                         anychanged = TRUE;
3310                         }
3311                 }
3312         }
3313         if (anychanged)
3314                 pmap_invalidate_all(pmap);
3315         if (pv_lists_locked) {
3316                 sched_unpin();
3317                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3318         }
3319         PMAP_UNLOCK(pmap);
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3324  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3325  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3326  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3327  * mappings must have identical characteristics.
3328  *
3329  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3330  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3331  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3332  * pmap.
3333  */
3334 static void
3335 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3336 {
3337         pd_entry_t newpde;
3338         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3339         vm_offset_t oldpteva;
3340         vm_page_t mpte;
3341
3342         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3343
3344         /*
3345          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3346          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3347          * within a 2- or 4MB page.
3348          */
3349         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3350 setpde:
3351         newpde = *firstpte;
3352         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3353                 pmap_pde_p_failures++;
3354                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3355                     " in pmap %p", va, pmap);
3356                 return;
3357         }
3358         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3359                 pmap_pde_p_failures++;
3360                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3361                     " in pmap %p", va, pmap);
3362                 return;
3363         }
3364         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3365                 /*
3366                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3367                  * a TLB invalidation.
3368                  */
3369                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3370                     ~PG_RW))  
3371                         goto setpde;
3372                 newpde &= ~PG_RW;
3373         }
3374
3375         /* 
3376          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3377          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3378          * characteristics to the first PTE.
3379          */
3380         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3381         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3382 setpte:
3383                 oldpte = *pte;
3384                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3385                         pmap_pde_p_failures++;
3386                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3387                             " in pmap %p", va, pmap);
3388                         return;
3389                 }
3390                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3391                         /*
3392                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3393                          * without a TLB invalidation.
3394                          */
3395                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3396                             oldpte & ~PG_RW))
3397                                 goto setpte;
3398                         oldpte &= ~PG_RW;
3399                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3400                             (va & ~PDRMASK);
3401                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3402                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3403                 }
3404                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3405                         pmap_pde_p_failures++;
3406                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3407                             " in pmap %p", va, pmap);
3408                         return;
3409                 }
3410                 pa -= PAGE_SIZE;
3411         }
3412
3413         /*
3414          * Save the page table page in its current state until the PDE
3415          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3416          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3417          */
3418         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3419         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3420             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3421             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3422         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3423             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3424         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3425                 pmap_pde_p_failures++;
3426                 CTR2(KTR_PMAP,
3427                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3428                     pmap);
3429                 return;
3430         }
3431
3432         /*
3433          * Promote the pv entries.
3434          */
3435         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3436                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3437
3438         /*
3439          * Propagate the PAT index to its proper position.
3440          */
3441         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3442                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3443
3444         /*
3445          * Map the superpage.
3446          */
3447         if (workaround_erratum383)
3448                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3449         else if (pmap == kernel_pmap)
3450                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3451         else
3452                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3453
3454         pmap_pde_promotions++;
3455         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3456             " in pmap %p", va, pmap);
3457 }
3458
3459 /*
3460  *      Insert the given physical page (p) at
3461  *      the specified virtual address (v) in the
3462  *      target physical map with the protection requested.
3463  *
3464  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3465  *      that the related pte can not be reclaimed.
3466  *
3467  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3468  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3469  *      insert this page into the given map NOW.
3470  */
3471 int
3472 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3473     u_int flags, int8_t psind)
3474 {
3475         pd_entry_t *pde;
3476         pt_entry_t *pte;
3477         pt_entry_t newpte, origpte;
3478         pv_entry_t pv;
3479         vm_paddr_t opa, pa;
3480         vm_page_t mpte, om;
3481         boolean_t invlva, wired;
3482
3483         va = trunc_page(va);
3484         mpte = NULL;
3485         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3486
3487         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3488         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3489             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3490             va));
3491         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3492                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3493
3494         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3495         PMAP_LOCK(pmap);
3496         sched_pin();
3497
3498         pde = pmap_pde(pmap, va);
3499         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3500                 /*
3501                  * va is for UVA.
3502                  * In the case that a page table page is not resident,
3503                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3504                  * demotion.
3505                  */
3506                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3507                 if (mpte == NULL) {
3508                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3509                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3510                         sched_unpin();
3511                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3512                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3513                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3514                 }
3515         } else {
3516                 /*
3517                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3518                  * to install a page table page.  PG_V is also
3519                  * asserted by pmap_demote_pde().
3520                  */
3521                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3522                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3523                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3524                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3525                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3526         }
3527         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3528
3529         /*
3530          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3531          * happen.  We should have either allocated the page table
3532          * page or demoted the existing mapping above.
3533          */
3534         if (pte == NULL) {
3535                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3536                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3537         }
3538
3539         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3540         om = NULL;
3541         origpte = *pte;
3542         opa = origpte & PG_FRAME;
3543
3544         /*
3545          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3546          */
3547         if (origpte && (opa == pa)) {
3548                 /*
3549                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3550                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3551                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3552                  * the PT page will be also.
3553                  */
3554                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3555                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3556                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3557                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3558
3559                 /*
3560                  * Remove extra pte reference
3561                  */
3562                 if (mpte)
3563                         mpte->wire_count--;
3564
3565                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3566                         om = m;
3567                         pa |= PG_MANAGED;
3568                 }
3569                 goto validate;
3570         } 
3571
3572         pv = NULL;
3573
3574         /*
3575          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3576          * handle validating new mapping.
3577          */
3578         if (opa) {
3579                 if (origpte & PG_W)
3580                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3581                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3582                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3583                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3584                 }
3585                 if (mpte != NULL) {
3586                         mpte->wire_count--;
3587                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3588                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3589                              " va: 0x%x", va));
3590                 }
3591         } else
3592                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3593
3594         /*
3595          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3596          */
3597         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3598                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3599                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3600                 if (pv == NULL)
3601                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3602                 pv->pv_va = va;
3603                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3604                 pa |= PG_MANAGED;
3605         } else if (pv != NULL)
3606                 free_pv_entry(pmap, pv);
3607
3608         /*
3609          * Increment counters
3610          */
3611         if (wired)
3612                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3613
3614 validate:
3615         /*
3616          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3617          */
3618         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3619         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3620                 newpte |= PG_RW;
3621                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3622                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3623         }
3624 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3625         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3626                 newpte |= pg_nx;
3627 #endif
3628         if (wired)
3629                 newpte |= PG_W;
3630         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3631                 newpte |= PG_U;
3632         if (pmap == kernel_pmap)
3633                 newpte |= pgeflag;
3634
3635         /*
3636          * if the mapping or permission bits are different, we need
3637          * to update the pte.
3638          */
3639         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3640                 newpte |= PG_A;
3641                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3642                         newpte |= PG_M;
3643                 if (origpte & PG_V) {
3644                         invlva = FALSE;
3645                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3646                         if (origpte & PG_A) {
3647                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3648                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3649                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3650                                         invlva = TRUE;
3651 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3652                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3653                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3654                                         invlva = TRUE;
3655 #endif
3656                         }
3657                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3658                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3659                                         vm_page_dirty(om);
3660                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3661                                         invlva = TRUE;
3662                         }
3663                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3664                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3665                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3666                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3667                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3668                         if (invlva)
3669                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3670                 } else
3671                         pte_store(pte, newpte);
3672         }
3673
3674         /*
3675          * If both the page table page and the reservation are fully
3676          * populated, then attempt promotion.
3677          */
3678         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3679             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3680             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3681                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3682
3683         sched_unpin();
3684         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3685         PMAP_UNLOCK(pmap);
3686         return (KERN_SUCCESS);
3687 }
3688
3689 /*
3690  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3691  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3692  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3693  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3694  */
3695 static boolean_t
3696 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3697 {
3698         pd_entry_t *pde, newpde;
3699
3700         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3701         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3702         pde = pmap_pde(pmap, va);
3703         if (*pde != 0) {
3704                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3705                     " in pmap %p", va, pmap);
3706                 return (FALSE);
3707         }
3708         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3709             PG_PS | PG_V;
3710         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3711                 newpde |= PG_MANAGED;
3712
3713                 /*
3714                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3715                  */
3716                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3717                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3718                             " in pmap %p", va, pmap);
3719                         return (FALSE);
3720                 }
3721         }
3722 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3723         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3724                 newpde |= pg_nx;
3725 #endif
3726         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3727                 newpde |= PG_U;
3728
3729         /*
3730          * Increment counters.
3731          */
3732         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3733
3734         /*
3735          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3736          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3737          */
3738         pde_store(pde, newpde);
3739
3740         pmap_pde_mappings++;
3741         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3742             " in pmap %p", va, pmap);
3743         return (TRUE);
3744 }
3745
3746 /*
3747  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3748  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3749  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3750  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3751  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3752  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3753  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3754  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3755  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3756  * corresponding offset from m_start are mapped.
3757  */
3758 void
3759 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3760     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3761 {
3762         vm_offset_t va;
3763         vm_page_t m, mpte;
3764         vm_pindex_t diff, psize;
3765
3766         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3767
3768         psize = atop(end - start);
3769         mpte = NULL;
3770         m = m_start;
3771         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3772         PMAP_LOCK(pmap);
3773         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3774                 va = start + ptoa(diff);
3775                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3776                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3777                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3778                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3779                 else
3780                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3781                             mpte);
3782                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3783         }
3784         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3785         PMAP_UNLOCK(pmap);
3786 }
3787
3788 /*
3789  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3790  * 1. Current pmap & pmap exists.
3791  * 2. Not wired.
3792  * 3. Read access.
3793  * 4. No page table pages.
3794  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3795  */
3796
3797 void
3798 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3799 {
3800
3801         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3802         PMAP_LOCK(pmap);
3803         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3804         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3805         PMAP_UNLOCK(pmap);
3806 }
3807
3808 static vm_page_t
3809 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3810     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3811 {
3812         pt_entry_t *pte;
3813         vm_paddr_t pa;
3814         struct spglist free;
3815
3816         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3817             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3818             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3819         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3820         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3821
3822         /*
3823          * In the case that a page table page is not
3824          * resident, we are creating it here.
3825          */
3826         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3827                 u_int ptepindex;
3828                 pd_entry_t ptepa;
3829
3830                 /*
3831                  * Calculate pagetable page index
3832                  */
3833                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3834                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3835                         mpte->wire_count++;
3836                 } else {
3837                         /*
3838                          * Get the page directory entry
3839                          */
3840                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3841
3842                         /*
3843                          * If the page table page is mapped, we just increment
3844                          * the hold count, and activate it.
3845                          */
3846                         if (ptepa) {
3847                                 if (ptepa & PG_PS)
3848                                         return (NULL);
3849                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3850                                 mpte->wire_count++;
3851                         } else {
3852                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3853                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3854                                 if (mpte == NULL)
3855                                         return (mpte);
3856                         }
3857                 }
3858         } else {
3859                 mpte = NULL;
3860         }
3861
3862         /*
3863          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3864          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3865          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3866          * But that isn't as quick as vtopte.
3867          */
3868         pte = vtopte(va);
3869         if (*pte) {
3870                 if (mpte != NULL) {
3871                         mpte->wire_count--;
3872                         mpte = NULL;
3873                 }
3874                 return (mpte);
3875         }
3876
3877         /*
3878          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3879          */
3880         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3881             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3882                 if (mpte != NULL) {
3883                         SLIST_INIT(&free);
3884                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3885                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3886                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3887                         }
3888                         
3889                         mpte = NULL;
3890                 }
3891                 return (mpte);
3892         }
3893
3894         /*
3895          * Increment counters
3896          */
3897         pmap->pm_stats.resident_count++;
3898
3899         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3900 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3901         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3902                 pa |= pg_nx;
3903 #endif
3904
3905         /*
3906          * Now validate mapping with RO protection
3907          */
3908         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3909                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3910         else
3911                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3912         return (mpte);
3913 }
3914
3915 /*
3916  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3917  * to be used for panic dumps.
3918  */
3919 void *
3920 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3921 {
3922         vm_offset_t va;
3923
3924         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3925         pmap_kenter(va, pa);
3926         invlpg(va);
3927         return ((void *)crashdumpmap);
3928 }
3929
3930 /*
3931  * This code maps large physical mmap regions into the
3932  * processor address space.  Note that some shortcuts
3933  * are taken, but the code works.
3934  */
3935 void
3936 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3937     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3938 {
3939         pd_entry_t *pde;
3940         vm_paddr_t pa, ptepa;
3941         vm_page_t p;
3942         int pat_mode;
3943
3944         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3945         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3946             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3947         if (pseflag && 
3948             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3949                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3950                         return;
3951                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3952                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3953                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3954                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3955
3956                 /*
3957                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3958                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3959                  */
3960                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3961                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3962                         return;
3963
3964                 /*
3965                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3966                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3967                  * memory attributes.
3968                  */
3969                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3970                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3971                     pa += PAGE_SIZE) {
3972                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3973                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3974                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3975                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3976                                 return;
3977                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3978                 }
3979
3980                 /*
3981                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3982                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3983                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3984                  */
3985                 PMAP_LOCK(pmap);
3986                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3987                     size; pa += NBPDR) {
3988                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3989                         if (*pde == 0) {
3990                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3991                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3992                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3993                                     PAGE_SIZE;
3994                                 pmap_pde_mappings++;
3995                         }
3996                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3997                         addr += NBPDR;
3998                 }
3999                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4000         }
4001 }
4002
4003 /*
4004  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4005  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4006  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4007  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4008  *
4009  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4010  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4011  */
4012 void
4013 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4014 {
4015         vm_offset_t pdnxt;
4016         pd_entry_t *pde;
4017         pt_entry_t *pte;
4018         boolean_t pv_lists_locked;
4019
4020         if (pmap_is_current(pmap))
4021                 pv_lists_locked = FALSE;
4022         else {
4023                 pv_lists_locked = TRUE;
4024 resume:
4025                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4026                 sched_pin();
4027         }
4028         PMAP_LOCK(pmap);
4029         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4030                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4031                 if (pdnxt < sva)
4032                         pdnxt = eva;
4033                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4034                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4035                         continue;
4036                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4037                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4038                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4039                                     (uintmax_t)*pde);
4040
4041                         /*
4042                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4043                          * demote the mapping and fall through.
4044                          */
4045                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4046                                 /*
4047                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4048                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4049                                  * significant 32 bits.
4050                                  */
4051                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4052                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4053                                     PAGE_SIZE;
4054                                 continue;
4055                         } else {
4056                                 if (!pv_lists_locked) {
4057                                         pv_lists_locked = TRUE;
4058                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4059                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4060                                                 /* Repeat sva. */
4061                                                 goto resume;
4062                                         }
4063                                         sched_pin();
4064                                 }
4065                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4066                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4067                         }
4068                 }
4069                 if (pdnxt > eva)
4070                         pdnxt = eva;
4071                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4072                     sva += PAGE_SIZE) {
4073                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4074                                 continue;
4075                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4076                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4077                                     (uintmax_t)*pte);
4078
4079                         /*
4080                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4081                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4082                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4083                          *
4084                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4085                          */
4086                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4087                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4088                 }
4089         }
4090         if (pv_lists_locked) {
4091                 sched_unpin();
4092                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4093         }
4094         PMAP_UNLOCK(pmap);
4095 }
4096
4097
4098 /*
4099  *      Copy the range specified by src_addr/len
4100  *      from the source map to the range dst_addr/len
4101  *      in the destination map.
4102  *
4103  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4104  */
4105
4106 void
4107 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4108     vm_offset_t src_addr)
4109 {
4110         struct spglist free;
4111         vm_offset_t addr;
4112         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4113         vm_offset_t pdnxt;
4114
4115         if (dst_addr != src_addr)
4116                 return;
4117
4118         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4119                 return;
4120
4121         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4122         if (dst_pmap < src_pmap) {
4123                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4124                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4125         } else {
4126                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4127                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4128         }
4129         sched_pin();
4130         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4131                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4132                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4133                 pd_entry_t srcptepaddr;
4134                 u_int ptepindex;
4135
4136                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4137                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4138
4139                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4140                 if (pdnxt < addr)
4141                         pdnxt = end_addr;
4142                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4143
4144                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4145                 if (srcptepaddr == 0)
4146                         continue;
4147                         
4148                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4149                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4150                                 continue;
4151                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4152                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4153                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4154                             PG_PS_FRAME))) {
4155                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4156                                     ~PG_W;
4157                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4158                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4159                                 pmap_pde_mappings++;
4160                         }
4161                         continue;
4162                 }
4163
4164                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4165                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4166                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4167
4168                 if (pdnxt > end_addr)
4169                         pdnxt = end_addr;
4170
4171                 src_pte = vtopte(addr);
4172                 while (addr < pdnxt) {
4173                         pt_entry_t ptetemp;
4174                         ptetemp = *src_pte;
4175                         /*
4176                          * we only virtual copy managed pages
4177                          */
4178                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4179                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4180                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4181                                 if (dstmpte == NULL)
4182                                         goto out;
4183                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4184                                 if (*dst_pte == 0 &&
4185                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4186                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4187                                         /*
4188                                          * Clear the wired, modified, and
4189                                          * accessed (referenced) bits
4190                                          * during the copy.
4191                                          */
4192                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4193                                             PG_A);
4194                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4195                                 } else {
4196                                         SLIST_INIT(&free);
4197                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4198                                             &free)) {
4199                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4200                                                     addr);
4201                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4202                                         }
4203                                         goto out;
4204                                 }
4205                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4206                                         break;
4207                         }
4208                         addr += PAGE_SIZE;
4209                         src_pte++;
4210                 }
4211         }
4212 out:
4213         sched_unpin();
4214         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4215         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4216         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4217 }       
4218
4219 /*
4220  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4221  */
4222 static __inline void
4223 pagezero(void *page)
4224 {
4225 #if defined(I686_CPU)
4226         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4227                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4228                         sse2_pagezero(page);
4229                 else
4230                         i686_pagezero(page);
4231         } else
4232 #endif
4233                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4234 }
4235
4236 /*
4237  * Zero the specified hardware page.
4238  */
4239 void
4240 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4241 {
4242         pt_entry_t *cmap_pte2;
4243         struct pcpu *pc;
4244
4245         sched_pin();
4246         pc = get_pcpu();
4247         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4248         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4249         if (*cmap_pte2)
4250                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4251         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4252             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4253         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4254         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4255         *cmap_pte2 = 0;
4256
4257         /*
4258          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4259          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4260          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4261          */
4262         sched_unpin();
4263         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4264 }
4265
4266 /*
4267  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4268  * cover an area beyond a single hardware page.
4269  */
4270 void
4271 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4272 {
4273         pt_entry_t *cmap_pte2;
4274         struct pcpu *pc;
4275
4276         sched_pin();
4277         pc = get_pcpu();
4278         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4279         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4280         if (*cmap_pte2)
4281                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4282         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4283             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4284         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4285         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4286                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4287         else
4288                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4289         *cmap_pte2 = 0;
4290         sched_unpin();
4291         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4292 }
4293
4294 /*
4295  * Copy 1 specified hardware page to another.
4296  */
4297 void
4298 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4299 {
4300         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4301         struct pcpu *pc;
4302
4303         sched_pin();
4304         pc = get_pcpu();
4305         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4306         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4307         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4308         if (*cmap_pte1)
4309                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4310         if (*cmap_pte2)
4311                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4312         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4313             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4314         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4315         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4316             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4317         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4318         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4319         *cmap_pte1 = 0;
4320         *cmap_pte2 = 0;
4321         sched_unpin();
4322         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4323 }
4324
4325 int unmapped_buf_allowed = 1;
4326
4327 void
4328 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4329     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4330 {
4331         vm_page_t a_pg, b_pg;
4332         char *a_cp, *b_cp;
4333         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4334         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4335         struct pcpu *pc;
4336         int cnt;
4337
4338         sched_pin();
4339         pc = get_pcpu();
4340         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4341         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4342         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4343         if (*cmap_pte1 != 0)
4344                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4345         if (*cmap_pte2 != 0)
4346                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4347         while (xfersize > 0) {
4348                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4349                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4350                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4351                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4352                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4353                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4354                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4355                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4356                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4357                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4358                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4359                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4360                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4361                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4362                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4363                 a_offset += cnt;
4364                 b_offset += cnt;
4365                 xfersize -= cnt;
4366         }
4367         *cmap_pte1 = 0;
4368         *cmap_pte2 = 0;
4369         sched_unpin();
4370         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4371 }
4372
4373 /*
4374  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4375  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4376  * be changed upwards or downwards in the future; it
4377  * is only necessary that true be returned for a small
4378  * subset of pmaps for proper page aging.
4379  */
4380 boolean_t
4381 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4382 {
4383         struct md_page *pvh;
4384         pv_entry_t pv;
4385         int loops = 0;
4386         boolean_t rv;
4387
4388         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4389             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4390         rv = FALSE;
4391         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4392         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4393                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4394                         rv = TRUE;
4395                         break;
4396                 }
4397                 loops++;
4398                 if (loops >= 16)
4399                         break;
4400         }
4401         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4402                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4403                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4404                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4405                                 rv = TRUE;
4406                                 break;
4407                         }
4408                         loops++;
4409                         if (loops >= 16)
4410                                 break;
4411                 }
4412         }
4413         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4414         return (rv);
4415 }
4416
4417 /*
4418  *      pmap_page_wired_mappings:
4419  *
4420  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4421  *      that are wired.
4422  */
4423 int
4424 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4425 {
4426         int count;
4427
4428         count = 0;
4429         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4430                 return (count);
4431         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4432         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4433         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4434             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4435                 count);
4436         }
4437         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4438         return (count);
4439 }
4440
4441 /*
4442  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4443  *
4444  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4445  */
4446 static int
4447 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4448 {
4449         pmap_t pmap;
4450         pt_entry_t *pte;
4451         pv_entry_t pv;
4452
4453         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4454         sched_pin();
4455         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4456                 pmap = PV_PMAP(pv);
4457                 PMAP_LOCK(pmap);
4458                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4459                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4460                         count++;
4461                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4462         }
4463         sched_unpin();
4464         return (count);
4465 }
4466
4467 /*
4468  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4469  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4470  */
4471 boolean_t
4472 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4473 {
4474         boolean_t rv;
4475
4476         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4477                 return (FALSE);
4478         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4479         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4480             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4481             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4482         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4483         return (rv);
4484 }
4485
4486 /*
4487  * Remove all pages from specified address space
4488  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4489  * is special cased for current process only, but
4490  * can have the more generic (and slightly slower)
4491  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4492  * in the case of running down an entire address space.
4493  */
4494 void
4495 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4496 {
4497         pt_entry_t *pte, tpte;
4498         vm_page_t m, mpte, mt;
4499         pv_entry_t pv;
4500         struct md_page *pvh;
4501         struct pv_chunk *pc, *npc;
4502         struct spglist free;
4503         int field, idx;
4504         int32_t bit;
4505         uint32_t inuse, bitmask;
4506         int allfree;
4507
4508         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4509                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4510                 return;
4511         }
4512         SLIST_INIT(&free);
4513         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4514         PMAP_LOCK(pmap);
4515         sched_pin();
4516         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4517                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4518                     pc->pc_pmap));
4519                 allfree = 1;
4520                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4521                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4522                         while (inuse != 0) {
4523                                 bit = bsfl(inuse);
4524                                 bitmask = 1UL << bit;
4525                                 idx = field * 32 + bit;
4526                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4527                                 inuse &= ~bitmask;
4528
4529                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4530                                 tpte = *pte;
4531                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4532                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4533                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4534                                 }
4535
4536                                 if (tpte == 0) {
4537                                         printf(
4538                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4539                                             pte, pv->pv_va);
4540                                         panic("bad pte");
4541                                 }
4542
4543 /*
4544  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4545  */
4546                                 if (tpte & PG_W) {
4547                                         allfree = 0;
4548                                         continue;
4549                                 }
4550
4551                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4552                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4553                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4554                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4555                                     (uintmax_t)tpte));
4556
4557                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4558                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4559                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4560                                     (uintmax_t)tpte));
4561
4562                                 pte_clear(pte);
4563
4564                                 /*
4565                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4566                                  */
4567                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4568                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4569                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4570                                                         vm_page_dirty(mt);
4571                                         } else
4572                                                 vm_page_dirty(m);
4573                                 }
4574
4575                                 /* Mark free */
4576                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4577                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4578                                 pv_entry_count--;
4579                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4580                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4581                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4582                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4583                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4584                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4585                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4586                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4587                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4588                                         }
4589                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4590                                         if (mpte != NULL) {
4591                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4592                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4593                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4594                                                 mpte->wire_count = 0;
4595                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4596                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4597                                         }
4598                                 } else {
4599                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4600                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4601                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4602                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4603                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4604                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4605                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4606                                         }
4607                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4608                                 }
4609                         }
4610                 }
4611                 if (allfree) {
4612                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4613                         free_pv_chunk(pc);
4614                 }
4615         }
4616         sched_unpin();
4617         pmap_invalidate_all(pmap);
4618         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4619         PMAP_UNLOCK(pmap);
4620         pmap_free_zero_pages(&free);
4621 }
4622
4623 /*
4624  *      pmap_is_modified:
4625  *
4626  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4627  *      in any physical maps.
4628  */
4629 boolean_t
4630 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4631 {
4632         boolean_t rv;
4633
4634         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4635             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4636
4637         /*
4638          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4639          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4640          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4641          */
4642         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4643         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4644                 return (FALSE);
4645         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4646         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4647             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4648             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4649         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4650         return (rv);
4651 }
4652
4653 /*
4654  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4655  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4656  * mappings are supported.
4657  */
4658 static boolean_t
4659 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4660 {
4661         pv_entry_t pv;
4662         pt_entry_t *pte;
4663         pmap_t pmap;
4664         boolean_t rv;
4665
4666         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4667         rv = FALSE;
4668         sched_pin();
4669         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4670                 pmap = PV_PMAP(pv);
4671                 PMAP_LOCK(pmap);
4672                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4673                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4674                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4675                 if (rv)
4676                         break;
4677         }
4678         sched_unpin();
4679         return (rv);
4680 }
4681
4682 /*
4683  *      pmap_is_prefaultable:
4684  *
4685  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4686  *      for prefault.
4687  */
4688 boolean_t
4689 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4690 {
4691         pd_entry_t *pde;
4692         pt_entry_t *pte;
4693         boolean_t rv;
4694
4695         rv = FALSE;
4696         PMAP_LOCK(pmap);
4697         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4698         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4699                 pte = vtopte(addr);
4700                 rv = *pte == 0;
4701         }
4702         PMAP_UNLOCK(pmap);
4703         return (rv);
4704 }
4705
4706 /*
4707  *      pmap_is_referenced:
4708  *
4709  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4710  *      in any physical maps.
4711  */
4712 boolean_t
4713 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4714 {
4715         boolean_t rv;
4716
4717         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4718             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4719         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4720         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4721             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4722             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4723         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4724         return (rv);
4725 }
4726
4727 /*
4728  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4729  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4730  */
4731 static boolean_t
4732 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4733 {
4734         pv_entry_t pv;
4735         pt_entry_t *pte;
4736         pmap_t pmap;
4737         boolean_t rv;
4738
4739         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4740         rv = FALSE;
4741         sched_pin();
4742         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4743                 pmap = PV_PMAP(pv);
4744                 PMAP_LOCK(pmap);
4745                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4746                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4747                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4748                 if (rv)
4749                         break;
4750         }
4751         sched_unpin();
4752         return (rv);
4753 }
4754
4755 /*
4756  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4757  */
4758 void
4759 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4760 {
4761         struct md_page *pvh;
4762         pv_entry_t next_pv, pv;
4763         pmap_t pmap;
4764         pd_entry_t *pde;
4765         pt_entry_t oldpte, *pte;
4766         vm_offset_t va;
4767
4768         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4769             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4770
4771         /*
4772          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4773          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4774          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4775          */
4776         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4777         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4778                 return;
4779         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4780         sched_pin();
4781         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4782                 goto small_mappings;
4783         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4784         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4785                 va = pv->pv_va;
4786                 pmap = PV_PMAP(pv);
4787                 PMAP_LOCK(pmap);
4788                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4789                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4790                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4791                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4792         }
4793 small_mappings:
4794         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4795                 pmap = PV_PMAP(pv);
4796                 PMAP_LOCK(pmap);
4797                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4798                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4799                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4800                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4801 retry:
4802                 oldpte = *pte;
4803                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4804                         /*
4805                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4806                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4807                          * significant 32 bits.
4808                          */
4809                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4810                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4811                                 goto retry;
4812                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4813                                 vm_page_dirty(m);
4814                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4815                 }
4816                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4817         }
4818         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4819         sched_unpin();
4820         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4821 }
4822
4823 /*
4824  *      pmap_ts_referenced:
4825  *
4826  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4827  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4828  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4829  *      reference bits set.
4830  *
4831  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
4832  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
4833  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
4834  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
4835  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
4836  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
4837  *      to pmap_is_modified().
4838  */
4839 int
4840 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4841 {
4842         struct md_page *pvh;
4843         pv_entry_t pv, pvf;
4844         pmap_t pmap;
4845         pd_entry_t *pde;
4846         pt_entry_t *pte;
4847         vm_paddr_t pa;
4848         int rtval = 0;
4849
4850         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4851             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4852         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4853         pvh = pa_to_pvh(pa);
4854         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4855         sched_pin();
4856         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4857             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4858                 goto small_mappings;
4859         pv = pvf;
4860         do {
4861                 pmap = PV_PMAP(pv);
4862                 PMAP_LOCK(pmap);
4863                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4864                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4865                         /*
4866                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
4867                          * this function is called at a 4KB page granularity,
4868                          * we only update the 4KB page under test.
4869                          */
4870                         vm_page_dirty(m);
4871                 }
4872                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4873                         /*
4874                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4875                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4876                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4877                          * on the physical page number, the virtual superpage
4878                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4879                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4880                          * reference bit will result in clearing that bit.
4881                          * This function is designed to avoid the selection of
4882                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4883                          *
4884                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4885                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4886                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4887                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4888                          * since the superpage is wired, the current state of
4889                          * its reference bit won't affect page replacement.
4890                          */
4891                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4892                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4893                             (*pde & PG_W) == 0) {
4894                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4895                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4896                         }
4897                         rtval++;
4898                 }
4899                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4900                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4901                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4902                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4903                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4904                 }
4905                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4906                         goto out;
4907         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4908 small_mappings:
4909         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4910                 goto out;
4911         pv = pvf;
4912         do {
4913                 pmap = PV_PMAP(pv);
4914                 PMAP_LOCK(pmap);
4915                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4916                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4917                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4918                     m));
4919                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4920                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4921                         vm_page_dirty(m);
4922                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4923                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4924                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4925                         rtval++;
4926                 }
4927                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4928                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4929                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4930                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4931                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4932                 }
4933         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4934             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4935 out:
4936         sched_unpin();
4937         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4938         return (rtval);
4939 }
4940
4941 /*
4942  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4943  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4944  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4945  */
4946 void
4947 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4948 {
4949         pd_entry_t oldpde, *pde;
4950         pt_entry_t *pte;
4951         vm_offset_t va, pdnxt;
4952         vm_page_t m;
4953         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4954
4955         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4956                 return;
4957         if (pmap_is_current(pmap))
4958                 pv_lists_locked = FALSE;
4959         else {
4960                 pv_lists_locked = TRUE;
4961 resume:
4962                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4963                 sched_pin();
4964         }
4965         anychanged = FALSE;
4966         PMAP_LOCK(pmap);
4967         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4968                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4969                 if (pdnxt < sva)
4970                         pdnxt = eva;
4971                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4972                 oldpde = *pde;
4973                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4974                         continue;
4975                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4976                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4977                                 continue;
4978                         if (!pv_lists_locked) {
4979                                 pv_lists_locked = TRUE;
4980                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4981                                         if (anychanged)
4982                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4983                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4984                                         goto resume;
4985                                 }
4986                                 sched_pin();
4987                         }
4988                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4989                                 /*
4990                                  * The large page mapping was destroyed.
4991                                  */
4992                                 continue;
4993                         }
4994
4995                         /*
4996                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4997                          * mapping to a single page so that a subsequent
4998                          * access may repromote.  Since the underlying page
4999                          * table page is fully populated, this removal never
5000                          * frees a page table page.
5001                          */
5002                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5003                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5004                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5005                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5006                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5007                                 anychanged = TRUE;
5008                         }
5009                 }
5010                 if (pdnxt > eva)
5011                         pdnxt = eva;
5012                 va = pdnxt;
5013                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5014                     sva += PAGE_SIZE) {
5015                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5016                                 goto maybe_invlrng;
5017                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5018                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5019                                         /*
5020                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5021                                          * can be avoided by making the page
5022                                          * dirty now.
5023                                          */
5024                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5025                                         vm_page_dirty(m);
5026                                 }
5027                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5028                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5029                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5030                         else
5031                                 goto maybe_invlrng;
5032                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5033                                 if (va == pdnxt)
5034                                         va = sva;
5035                         } else
5036                                 anychanged = TRUE;
5037                         continue;
5038 maybe_invlrng:
5039                         if (va != pdnxt) {
5040                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5041                                 va = pdnxt;
5042                         }
5043                 }
5044                 if (va != pdnxt)
5045                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5046         }
5047         if (anychanged)
5048                 pmap_invalidate_all(pmap);
5049         if (pv_lists_locked) {
5050                 sched_unpin();
5051                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5052         }
5053         PMAP_UNLOCK(pmap);
5054 }
5055
5056 /*
5057  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5058  */
5059 void
5060 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5061 {
5062         struct md_page *pvh;
5063         pv_entry_t next_pv, pv;
5064         pmap_t pmap;
5065         pd_entry_t oldpde, *pde;
5066         pt_entry_t oldpte, *pte;
5067         vm_offset_t va;
5068
5069         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5070             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5071         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5072         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5073             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5074
5075         /*
5076          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5077          * If the object containing the page is locked and the page is not
5078          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5079          */
5080         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5081                 return;
5082         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5083         sched_pin();
5084         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5085                 goto small_mappings;
5086         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5087         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5088                 va = pv->pv_va;
5089                 pmap = PV_PMAP(pv);
5090                 PMAP_LOCK(pmap);
5091                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5092                 oldpde = *pde;
5093                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5094                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5095                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5096                                         /*
5097                                          * Write protect the mapping to a
5098                                          * single page so that a subsequent
5099                                          * write access may repromote.
5100                                          */
5101                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5102                                             PG_PS_FRAME);
5103                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5104                                         oldpte = *pte;
5105                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5106                                                 /*
5107                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5108                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5109                                                  * significant 32 bits.
5110                                                  */
5111                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5112                                                     oldpte,
5113                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5114                                                         oldpte = *pte;
5115                                                 vm_page_dirty(m);
5116                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5117                                         }
5118                                 }
5119                         }
5120                 }
5121                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5122         }
5123 small_mappings:
5124         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5125                 pmap = PV_PMAP(pv);
5126                 PMAP_LOCK(pmap);
5127                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5128                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5129                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5130                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5131                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5132                         /*
5133                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5134                          * in size, PG_M is among the least significant
5135                          * 32 bits. 
5136                          */
5137                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5138                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5139                 }
5140                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5141         }
5142         sched_unpin();
5143         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5144 }
5145
5146 /*
5147  * Miscellaneous support routines follow
5148  */
5149
5150 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5151 static __inline void
5152 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5153 {
5154         u_int opte, npte;
5155
5156         /*
5157          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5158          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5159          */
5160         do {
5161                 opte = *(u_int *)pte;
5162                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5163                 npte |= cache_bits;
5164         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5165 }
5166
5167 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5168 static __inline void
5169 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5170 {
5171         u_int opde, npde;
5172
5173         /*
5174          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5175          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5176          */
5177         do {
5178                 opde = *(u_int *)pde;
5179                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5180                 npde |= cache_bits;
5181         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5182 }
5183
5184 /*
5185  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5186  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5187  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5188  * NOT real memory.
5189  */
5190 void *
5191 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5192 {
5193         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5194         vm_offset_t va, offset;
5195         vm_size_t tmpsize;
5196         int i;
5197
5198         offset = pa & PAGE_MASK;
5199         size = round_page(offset + size);
5200         pa = pa & PG_FRAME;
5201
5202         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5203                 va = KERNBASE + pa;
5204         else if (!pmap_initialized) {
5205                 va = 0;
5206                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5207                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5208                         if (ppim->va == 0) {
5209                                 ppim->pa = pa;
5210                                 ppim->sz = size;
5211                                 ppim->mode = mode;
5212                                 ppim->va = virtual_avail;
5213                                 virtual_avail += size;
5214                                 va = ppim->va;
5215                                 break;
5216                         }
5217                 }
5218                 if (va == 0)
5219                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5220         } else {
5221                 /*
5222                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5223                  */
5224                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5225                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5226                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5227                             ppim->mode == mode)
5228                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5229                 }
5230                 va = kva_alloc(size);
5231                 if (va == 0)
5232                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5233         }
5234         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5235                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5236         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5237         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5238         return ((void *)(va + offset));
5239 }
5240
5241 void *
5242 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5243 {
5244
5245         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5246 }
5247
5248 void *
5249 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5250 {
5251
5252         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5253 }
5254
5255 void
5256 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5257 {
5258         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5259         vm_offset_t offset;
5260         int i;
5261
5262         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5263                 return;
5264         offset = va & PAGE_MASK;
5265         size = round_page(offset + size);
5266         va = trunc_page(va);
5267         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5268                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5269                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5270                         if (pmap_initialized)
5271                                 return;
5272                         ppim->pa = 0;
5273                         ppim->va = 0;
5274                         ppim->sz = 0;
5275                         ppim->mode = 0;
5276                         if (va + size == virtual_avail)
5277                                 virtual_avail = va;
5278                         return;
5279                 }
5280         }
5281         if (pmap_initialized)
5282                 kva_free(va, size);
5283 }
5284
5285 /*
5286  * Sets the memory attribute for the specified page.
5287  */
5288 void
5289 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5290 {
5291
5292         m->md.pat_mode = ma;
5293         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5294                 return;
5295
5296         /*
5297          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5298          * See pmap_invalidate_cache_range().
5299          *
5300          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5301          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5302          * flushes the cache.
5303          */    
5304         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5305                 return;
5306
5307         /*
5308          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5309          * support self snoop, map the page transient and do
5310          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5311          * pmap_invalidate_cache_range().
5312          */
5313         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5314                 pmap_flush_page(m);
5315 }
5316
5317 static void
5318 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5319 {
5320         pt_entry_t *cmap_pte2;
5321         struct pcpu *pc;
5322         vm_offset_t sva, eva;
5323         bool useclflushopt;
5324
5325         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5326         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5327                 sched_pin();
5328                 pc = get_pcpu();
5329                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5330                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5331                 if (*cmap_pte2)
5332                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5333                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5334                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5335                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5336                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5337                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5338
5339                 /*
5340                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5341                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5342                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5343                  * any other instruction.
5344                  */
5345                 if (useclflushopt)
5346                         sfence();
5347                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5348                         mfence();
5349                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5350                         if (useclflushopt)
5351                                 clflushopt(sva);
5352                         else
5353                                 clflush(sva);
5354                 }
5355                 if (useclflushopt)
5356                         sfence();
5357                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5358                         mfence();
5359                 *cmap_pte2 = 0;
5360                 sched_unpin();
5361                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5362         } else
5363                 pmap_invalidate_cache();
5364 }
5365
5366 /*
5367  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5368  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5369  * completely contained within either the kernel map.
5370  *
5371  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5372  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5373  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5374  * there was insufficient memory available to complete the change.
5375  */
5376 int
5377 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5378 {
5379         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5380         pd_entry_t *pde;
5381         pt_entry_t *pte;
5382         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5383         boolean_t changed;
5384
5385         base = trunc_page(va);
5386         offset = va & PAGE_MASK;
5387         size = round_page(offset + size);
5388
5389         /*
5390          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5391          */
5392         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5393                 return (EINVAL);
5394
5395         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5396         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5397         changed = FALSE;
5398
5399         /*
5400          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5401          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5402          */
5403         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5404         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5405                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5406                 if (*pde == 0) {
5407                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5408                         return (EINVAL);
5409                 }
5410                 if (*pde & PG_PS) {
5411                         /*
5412                          * If the current 2/4MB page already has
5413                          * the required memory type, then we need not
5414                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5415                          * the next 2/4MB page frame.
5416                          */
5417                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5418                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5419                                 continue;
5420                         }
5421
5422                         /*
5423                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5424                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5425                          * within the range, then we need not break
5426                          * down this page into 4KB pages.
5427                          */
5428                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5429                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5430                                 tmpva += NBPDR;
5431                                 continue;
5432                         }
5433                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5434                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5435                                 return (ENOMEM);
5436                         }
5437                 }
5438                 pte = vtopte(tmpva);
5439                 if (*pte == 0) {
5440                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5441                         return (EINVAL);
5442                 }
5443                 tmpva += PAGE_SIZE;
5444         }
5445         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5446
5447         /*
5448          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5449          * cache mode if required.
5450          */
5451         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5452                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5453                 if (*pde & PG_PS) {
5454                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5455                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5456                                 changed = TRUE;
5457                         }
5458                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5459                 } else {
5460                         pte = vtopte(tmpva);
5461                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5462                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5463                                 changed = TRUE;
5464                         }
5465                         tmpva += PAGE_SIZE;
5466                 }
5467         }
5468
5469         /*
5470          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5471          * shouldn't be, etc.
5472          */
5473         if (changed) {
5474                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5475                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5476         }
5477         return (0);
5478 }
5479
5480 /*
5481  * perform the pmap work for mincore
5482  */
5483 int
5484 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5485 {
5486         pd_entry_t *pdep;
5487         pt_entry_t *ptep, pte;
5488         vm_paddr_t pa;
5489         int val;
5490
5491         PMAP_LOCK(pmap);
5492 retry:
5493         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5494         if (*pdep != 0) {
5495                 if (*pdep & PG_PS) {
5496                         pte = *pdep;
5497                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5498                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5499                             PG_FRAME;
5500                         val = MINCORE_SUPER;
5501                 } else {
5502                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5503                         pte = *ptep;
5504                         pmap_pte_release(ptep);
5505                         pa = pte & PG_FRAME;
5506                         val = 0;
5507                 }
5508         } else {
5509                 pte = 0;
5510                 pa = 0;
5511                 val = 0;
5512         }
5513         if ((pte & PG_V) != 0) {
5514                 val |= MINCORE_INCORE;
5515                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5516                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5517                 if ((pte & PG_A) != 0)
5518                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5519         }
5520         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5521             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5522             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5523                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5524                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5525                         goto retry;
5526         } else
5527                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5528         PMAP_UNLOCK(pmap);
5529         return (val);
5530 }
5531
5532 void
5533 pmap_activate(struct thread *td)
5534 {
5535         pmap_t  pmap, oldpmap;
5536         u_int   cpuid;
5537         u_int32_t  cr3;
5538
5539         critical_enter();
5540         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5541         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5542         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5543 #if defined(SMP)
5544         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5545         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5546 #else
5547         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5548         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5549 #endif
5550 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5551         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5552 #else
5553         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5554 #endif
5555         /*
5556          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5557          */
5558         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5559         load_cr3(cr3);
5560         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5561         critical_exit();
5562 }
5563
5564 void
5565 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5566 {
5567 }
5568
5569 /*
5570  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5571  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5572  */
5573 void
5574 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5575     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5576 {
5577         vm_offset_t superpage_offset;
5578
5579         if (size < NBPDR)
5580                 return;
5581         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5582                 offset += ptoa(object->pg_color);
5583         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5584         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5585             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5586                 return;
5587         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5588                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5589         else
5590                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5591 }
5592
5593 vm_offset_t
5594 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5595 {
5596         vm_offset_t qaddr;
5597         pt_entry_t *pte;
5598
5599         critical_enter();
5600         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5601         pte = vtopte(qaddr);
5602
5603         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5604         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5605             pmap_cache_bits(pmap_page_get_memattr(m), 0);
5606         invlpg(qaddr);
5607
5608         return (qaddr);
5609 }
5610
5611 void
5612 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5613 {
5614         vm_offset_t qaddr;
5615         pt_entry_t *pte;
5616
5617         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5618         pte = vtopte(qaddr);
5619
5620         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5621         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5622
5623         *pte = 0;
5624         critical_exit();
5625 }
5626
5627 #if defined(PMAP_DEBUG)
5628 pmap_pid_dump(int pid)
5629 {
5630         pmap_t pmap;
5631         struct proc *p;
5632         int npte = 0;
5633         int index;
5634
5635         sx_slock(&allproc_lock);
5636         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5637                 if (p->p_pid != pid)
5638                         continue;
5639
5640                 if (p->p_vmspace) {
5641                         int i,j;
5642                         index = 0;
5643                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5644                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5645                                 pd_entry_t *pde;
5646                                 pt_entry_t *pte;
5647                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5648                                 
5649                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5650                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5651                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5652                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5653                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5654                                                         if (index) {
5655                                                                 index = 0;
5656                                                                 printf("\n");
5657                                                         }
5658                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5659                                                         return (npte);
5660                                                 }
5661                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5662                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5663                                                         pt_entry_t pa;
5664                                                         vm_page_t m;
5665                                                         pa = *pte;
5666                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5667                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5668                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5669                                                         npte++;
5670                                                         index++;
5671                                                         if (index >= 2) {
5672                                                                 index = 0;
5673                                                                 printf("\n");
5674                                                         } else {
5675                                                                 printf(" ");
5676                                                         }
5677                                                 }
5678                                         }
5679                                 }
5680                         }
5681                 }
5682         }
5683         sx_sunlock(&allproc_lock);
5684         return (npte);
5685 }
5686 #endif