]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Upgrade Unbound to 1.8.0. More to follow.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202
203 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
204 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
205 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
206 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
207
208 static int nkpt = NKPT;
209 vm_offset_t kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
210
211 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
212 pt_entry_t pg_nx;
213 static uma_zone_t pdptzone;
214 #endif
215
216 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
217
218 static int pat_works = 1;
219 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
220     "Is page attribute table fully functional?");
221
222 static int pg_ps_enabled = 1;
223 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
224     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
225
226 #define PAT_INDEX_SIZE  8
227 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
228
229 /*
230  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
231  */
232 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
233 static struct pmap_preinit_mapping {
234         vm_paddr_t      pa;
235         vm_offset_t     va;
236         vm_size_t       sz;
237         int             mode;
238 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
239 static int pmap_initialized;
240
241 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
242
243 /*
244  * Data for the pv entry allocation mechanism
245  */
246 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
247 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
248 static struct md_page *pv_table;
249 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
250
251 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
252 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
253 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
254
255 /*
256  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
257  */
258 pt_entry_t *CMAP3;
259 static pd_entry_t *KPTD;
260 caddr_t ptvmmap = 0;
261 caddr_t CADDR3;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 int pti;
288
289 /*
290  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
291  */
292 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
293 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
294
295 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
296 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
297 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
298 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
299 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
300                     u_int flags);
301 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
302 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
303 #endif
304 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
305 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
306                     vm_offset_t va);
307 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
308
309 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
310 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
311                     vm_prot_t prot);
312 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
313                     u_int flags, vm_page_t m);
314 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
315     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
316 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
317 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
318 static void pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva,
319     vm_offset_t eva);
320 static void pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva,
321     vm_offset_t eva);
322 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323                     pd_entry_t pde);
324 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
325 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
326 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
327 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
328 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
330 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
331 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
332 #endif
333 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
334     vm_prot_t prot);
335 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
336 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
337     struct spglist *free);
338 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
339     struct spglist *free);
340 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
341 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
342     struct spglist *free);
343 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
344                     struct spglist *free);
345 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
346                                         vm_offset_t va);
347 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
348 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
349     vm_page_t m);
350 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
351     pd_entry_t newpde);
352 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
353
354 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
355
356 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
357 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
358 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
359 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
360 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
361 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
362 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
363     uint8_t *flags, int wait);
364 #endif
365 static void pmap_init_trm(void);
366
367 static __inline void pagezero(void *page);
368
369 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
370 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
371
372 void pmap_cold(void);
373 extern char _end[];
374 u_long physfree;        /* phys addr of next free page */
375 u_long vm86phystk;      /* PA of vm86/bios stack */
376 u_long vm86paddr;       /* address of vm86 region */
377 int vm86pa;             /* phys addr of vm86 region */
378 u_long KERNend;         /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 pd_entry_t *IdlePTD;    /* phys addr of kernel PTD */
380 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 #endif
383 pt_entry_t *KPTmap;     /* address of kernel page tables */
384 u_long KPTphys;         /* phys addr of kernel page tables */
385 extern u_long tramp_idleptd;
386
387 static u_long
388 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
389 {
390         u_long res;
391
392         res = *physfree;
393         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
394         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
395         return (res);
396 }
397
398 static void
399 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
400 {
401         pt_entry_t *pt;
402
403         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
404             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
405                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
406 }
407
408 static void
409 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
410 {
411
412         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
413 }
414
415 _Static_assert(2 * NBPDR == KERNBASE, "Broken double-map of zero PTD");
416
417 /*
418  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
419  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
420  * does not require relocations.
421  */
422 void
423 pmap_cold(void)
424 {
425         pt_entry_t *pt;
426         u_long a;
427         u_int cr3, ncr4;
428
429         physfree = (u_long)&_end;
430         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
431                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
432         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
433                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
434         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
435         KERNend = physfree;
436
437         /* Allocate Kernel Page Tables */
438         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
439         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
440
441         /* Allocate Page Table Directory */
442 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
443         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
444         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
445 #endif
446         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
447
448         /*
449          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
450          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
451          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
452          * physical memory due to 1:1 mappings.
453          */
454         allocpages(1, &physfree);
455         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
456
457         /* vm86/bios stack */
458         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
459
460         /* pgtable + ext + IOPAGES */
461         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
462
463         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
464         for (a = 0; a < NKPT; a++)
465                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
466
467 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
468         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
469         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
470                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
471 #endif
472
473         /*
474          * Install recursive mapping for kernel page tables into
475          * itself.
476          */
477         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
478                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
479                     PG_RW;
480
481         /*
482          * Initialize page table pages mapping physical address zero
483          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
484          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
485          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
486          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
487          * kernel PDEs before we turn on paging.
488          *
489          * This and all other page table entries allow read and write
490          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
491          * access restrictions.
492          */
493         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR));
494         pmap_cold_map(0, NBPDR, atop(NBPDR));
495         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
496
497         /* Map page table directory */
498 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
499         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
500 #endif
501         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
502
503         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
504         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
505
506         /* Map proc0kstack */
507         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
508         /* ISA hole already mapped */
509
510         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
511         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
512
513         /* Map page 0 into the vm86 page table */
514         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
515
516         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
517         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
518             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
519                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
520                     PG_M | PG_V;
521
522         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
523         ncr4 = 0;
524         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
525                 ncr4 |= CR4_PSE;
526                 pseflag = PG_PS;
527                 /*
528                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
529                  * page table pages are wasted.
530                  */
531                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
532                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
533                             PG_RW | PG_V;
534         }
535         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
536                 ncr4 |= CR4_PGE;
537                 pgeflag = PG_G;
538         }
539         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
540 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
541         ncr4 |= CR4_PAE;
542 #endif
543         if (ncr4 != 0)
544                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
545
546         /* Now enable paging */
547 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
548         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
549 #else
550         cr3 = (u_int)IdlePTD;
551 #endif
552         tramp_idleptd = cr3;
553         load_cr3(cr3);
554         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
555
556         /*
557          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
558          * linked to run.
559          */
560
561         /*
562          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
563          * to get some null pointer checks.
564          */
565         IdlePTD[0] = 0;
566         load_cr3(cr3);          /* invalidate TLB */
567 }
568
569 /*
570  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
571  *
572  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
573  *      in locore.s with the page table created in pmap_cold(),
574  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
575  */
576 void
577 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
578 {
579         vm_offset_t va;
580         pt_entry_t *pte, *unused;
581         struct pcpu *pc;
582         u_long res;
583         int i;
584
585         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
586
587         /*
588          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
589          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
590          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
591          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
592          * addresses to superpage mappings.
593          */
594         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
595
596         /*
597          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
598          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
599          * address space, because locore may not have mapped every physical
600          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
601          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
602          */
603         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
604         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
605
606         /*
607          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
608          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
609          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
610          */
611         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
612         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
613 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
614         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
615 #endif
616         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
617         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
618         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
619
620         /*
621          * Initialize the global pv list lock.
622          */
623         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
624
625         /*
626          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
627          * mapping of pages.
628          */
629 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
630         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
631
632         va = virtual_avail;
633         pte = vtopte(va);
634
635
636         /*
637          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
638          * during early boot.
639          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
640          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
641          */
642         pc = get_pcpu();
643         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
644         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
645         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
646         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
647
648         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
649
650         /*
651          * Crashdump maps.
652          */
653         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
654
655         /*
656          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
657          */
658         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
659
660         /*
661          * msgbufp is used to map the system message buffer.
662          */
663         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
664
665         /*
666          * KPTmap is used by pmap_kextract().
667          *
668          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
669          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
670          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
671          */
672         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
673
674         for (i = 0; i < NKPT; i++)
675                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
676
677         /*
678          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
679          * respectively.
680          */
681         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
682         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
683         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
684
685         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
686
687         virtual_avail = va;
688
689         /*
690          * Initialize the PAT MSR if present.
691          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
692          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
693          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
694          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
695          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
696          */
697         pmap_init_pat();
698 }
699
700 static void
701 pmap_init_reserved_pages(void)
702 {
703         struct pcpu *pc;
704         vm_offset_t pages;
705         int i;
706
707         CPU_FOREACH(i) {
708                 pc = pcpu_find(i);
709                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
710                     MTX_NEW);
711                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
712                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
713                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
714                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
715                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
716                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
717                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
718                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
719                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
720                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
721                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
722
723                 /*
724                  * Skip if the mappings have already been initialized,
725                  * i.e. this is the BSP.
726                  */
727                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
728                         continue;
729
730                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
731                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
732                 if (pages == 0)
733                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
734                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
735                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
736                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
737                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
738                 pc->pc_qmap_addr = pages + atop(2);
739         }
740 }
741  
742 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
743
744 /*
745  * Setup the PAT MSR.
746  */
747 void
748 pmap_init_pat(void)
749 {
750         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
751         uint64_t pat_msr;
752         u_long cr0, cr4;
753         int i;
754
755         /* Set default PAT index table. */
756         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
757                 pat_table[i] = -1;
758         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
759         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
760         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
761         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
762         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
763         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
764
765         /*
766          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
767          * We assume that PAT support implies PGE.
768          */
769         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
770                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
771                         pat_index[i] = pat_table[i];
772                 pat_works = 0;
773                 return;
774         }
775
776         /*
777          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
778          * PAT entries.
779          *
780          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
781          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
782          * or Mode C Paging)
783          *
784          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
785          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
786          */
787         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
788             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
789                 pat_works = 0;
790
791         /* Initialize default PAT entries. */
792         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
793             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
794             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
795             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
796             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
797             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
798             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
799             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
800
801         if (pat_works) {
802                 /*
803                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
804                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
805                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
806                  */
807                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
808                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
809                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
810                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
811                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
812                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
813         } else {
814                 /*
815                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
816                  */
817                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
818                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
819                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
820         }
821
822         /* Disable PGE. */
823         cr4 = rcr4();
824         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
825
826         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
827         cr0 = rcr0();
828         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
829
830         /* Flushes caches and TLBs. */
831         wbinvd();
832         invltlb();
833
834         /* Update PAT and index table. */
835         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
836         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
837                 pat_index[i] = pat_table[i];
838
839         /* Flush caches and TLBs again. */
840         wbinvd();
841         invltlb();
842
843         /* Restore caches and PGE. */
844         load_cr0(cr0);
845         load_cr4(cr4);
846 }
847
848 /*
849  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
850  */
851 void
852 pmap_page_init(vm_page_t m)
853 {
854
855         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
856         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
857 }
858
859 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
860 static void *
861 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
862     int wait)
863 {
864
865         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
866         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
867         return ((void *)kmem_alloc_contig_domain(domain, bytes, wait, 0x0ULL,
868             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
869 }
870 #endif
871
872 /*
873  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
874  * Requirements:
875  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
876  *    are ever set, PG_V in particular.
877  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
878  *    on PAE systems.  This should be ok.
879  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
880  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
881  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
882  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
883  */
884 static vm_offset_t
885 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
886 {
887         pt_entry_t *pte;
888         vm_offset_t va;
889
890         va = *head;
891         if (va == 0)
892                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
893         pte = vtopte(va);
894         *head = *pte;
895         if (*head & PG_V)
896                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
897         *pte = 0;
898         return (va);
899 }
900
901 static void
902 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
903 {
904         pt_entry_t *pte;
905
906         if (va & PG_V)
907                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
908         pte = vtopte(va);
909         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
910         *head = va;
911 }
912
913 static void
914 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
915 {
916         int i;
917         vm_offset_t va;
918
919         *head = 0;
920         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
921                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
922                 pmap_ptelist_free(head, va);
923         }
924 }
925
926
927 /*
928  *      Initialize the pmap module.
929  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
930  *      system needs to map virtual memory.
931  */
932 void
933 pmap_init(void)
934 {
935         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
936         vm_page_t mpte;
937         vm_size_t s;
938         int i, pv_npg;
939
940         /*
941          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
942          * page table pages.
943          */ 
944         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
945         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
946                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
947                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
948                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
949                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
950                 mpte->pindex = i + KPTDI;
951                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
952                 mpte->wire_count = 1;
953                 if (pseflag != 0 &&
954                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
955                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
956                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
957         }
958         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
959         vm_wire_add(NKPT);
960
961         /*
962          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
963          * high water mark so that the system can recover from excessive
964          * numbers of pv entries.
965          */
966         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
967         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
968         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
969         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
970         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
971
972         /*
973          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
974          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
975          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
976          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
977          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
978          * include at least one feature that is only supported by older Intel
979          * or newer AMD processors.
980          */
981         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
982             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
983             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
984             AMDID2_FMA4)) == 0)
985                 workaround_erratum383 = 1;
986
987         /*
988          * Are large page mappings supported and enabled?
989          */
990         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
991         if (pseflag == 0)
992                 pg_ps_enabled = 0;
993         else if (pg_ps_enabled) {
994                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
995                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
996                 pagesizes[1] = NBPDR;
997         }
998
999         /*
1000          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1001          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1002          */
1003         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1004             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1005
1006         /*
1007          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1008          */
1009         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1010         s = round_page(s);
1011         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1012         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1013                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1014
1015         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1016         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1017         if (pv_chunkbase == NULL)
1018                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1019         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1020 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1021         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1022             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1023             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1024         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1025 #endif
1026
1027         pmap_initialized = 1;
1028         pmap_init_trm();
1029
1030         if (!bootverbose)
1031                 return;
1032         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1033                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1034                 if (ppim->va == 0)
1035                         continue;
1036                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1037                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1038         }
1039
1040 }
1041
1042
1043 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
1044         "Max number of PV entries");
1045 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
1046         "Page share factor per proc");
1047
1048 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
1049     "2/4MB page mapping counters");
1050
1051 static u_long pmap_pde_demotions;
1052 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
1053     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
1054
1055 static u_long pmap_pde_mappings;
1056 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
1057     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
1058
1059 static u_long pmap_pde_p_failures;
1060 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
1061     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
1062
1063 static u_long pmap_pde_promotions;
1064 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
1065     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
1066
1067 /***************************************************
1068  * Low level helper routines.....
1069  ***************************************************/
1070
1071 boolean_t
1072 pmap_is_valid_memattr(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1073 {
1074
1075         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1076             pat_index[(int)mode] >= 0);
1077 }
1078
1079 /*
1080  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1081  * caching mode.
1082  */
1083 int
1084 pmap_cache_bits(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1085 {
1086         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1087
1088         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1089                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1090
1091         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1092         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1093
1094         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1095         pat_idx = pat_index[mode];
1096
1097         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1098         cache_bits = 0;
1099         if (pat_idx & 0x4)
1100                 cache_bits |= pat_flag;
1101         if (pat_idx & 0x2)
1102                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1103         if (pat_idx & 0x1)
1104                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1105         return (cache_bits);
1106 }
1107
1108 bool
1109 pmap_ps_enabled(pmap_t pmap __unused)
1110 {
1111
1112         return (pg_ps_enabled);
1113 }
1114
1115 /*
1116  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1117  */
1118 static void
1119 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1120 {
1121         pd_entry_t *pde;
1122
1123         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1124         pde_store(pde, newpde);
1125 }
1126
1127 /*
1128  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1129  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1130  * calling processor's TLB is affected.
1131  *
1132  * The calling thread must be pinned to a processor.
1133  */
1134 static void
1135 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1136 {
1137
1138         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1139                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1140                 invlpg(va);
1141         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1142                 /*
1143                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1144                  * because there are too many to flush individually.
1145                  */
1146                 invltlb();
1147 }
1148
1149 void
1150 invltlb_glob(void)
1151 {
1152
1153         invltlb();
1154 }
1155
1156
1157 #ifdef SMP
1158 /*
1159  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1160  *
1161  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1162  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1163  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1164  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1165  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1166  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1167  * one of the following functions but before a store updating the page
1168  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1169  * processor before its pm_active field is checked but due to
1170  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1171  * pmap as inactive on the other processor.
1172  * 
1173  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1174  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1175  * processor.
1176  */
1177 void
1178 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1179 {
1180         cpuset_t *mask, other_cpus;
1181         u_int cpuid;
1182
1183         sched_pin();
1184         if (pmap == kernel_pmap) {
1185                 invlpg(va);
1186                 mask = &all_cpus;
1187         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1188                 mask = &all_cpus;
1189         } else {
1190                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1191                 other_cpus = all_cpus;
1192                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1193                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1194                 mask = &other_cpus;
1195         }
1196         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1197         sched_unpin();
1198 }
1199
1200 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1201 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1202
1203 void
1204 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1205 {
1206         cpuset_t *mask, other_cpus;
1207         vm_offset_t addr;
1208         u_int cpuid;
1209
1210         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1211                 pmap_invalidate_all(pmap);
1212                 return;
1213         }
1214
1215         sched_pin();
1216         if (pmap == kernel_pmap) {
1217                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1218                         invlpg(addr);
1219                 mask = &all_cpus;
1220         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1221                 mask = &all_cpus;
1222         } else {
1223                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1224                 other_cpus = all_cpus;
1225                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1226                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1227                 mask = &other_cpus;
1228         }
1229         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1230         sched_unpin();
1231 }
1232
1233 void
1234 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1235 {
1236         cpuset_t *mask, other_cpus;
1237         u_int cpuid;
1238
1239         sched_pin();
1240         if (pmap == kernel_pmap) {
1241                 invltlb();
1242                 mask = &all_cpus;
1243         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1244                 mask = &all_cpus;
1245         } else {
1246                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1247                 other_cpus = all_cpus;
1248                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1249                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1250                 mask = &other_cpus;
1251         }
1252         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1253         sched_unpin();
1254 }
1255
1256 void
1257 pmap_invalidate_cache(void)
1258 {
1259
1260         sched_pin();
1261         wbinvd();
1262         smp_cache_flush();
1263         sched_unpin();
1264 }
1265
1266 struct pde_action {
1267         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1268         vm_offset_t va;
1269         pd_entry_t *pde;
1270         pd_entry_t newpde;
1271         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1272 };
1273
1274 static void
1275 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1276 {
1277         struct pde_action *act = arg;
1278         pd_entry_t *pde;
1279
1280         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1281                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1282                 pde_store(pde, act->newpde);
1283         }
1284 }
1285
1286 static void
1287 pmap_update_pde_user(void *arg)
1288 {
1289         struct pde_action *act = arg;
1290
1291         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1292                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1293 }
1294
1295 static void
1296 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1297 {
1298         struct pde_action *act = arg;
1299
1300         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1301                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1302 }
1303
1304 /*
1305  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1306  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1307  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1308  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1309  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1310  * hardware error.
1311  */
1312 static void
1313 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1314 {
1315         struct pde_action act;
1316         cpuset_t active, other_cpus;
1317         u_int cpuid;
1318
1319         sched_pin();
1320         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1321         other_cpus = all_cpus;
1322         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1323         if (pmap == kernel_pmap)
1324                 active = all_cpus;
1325         else
1326                 active = pmap->pm_active;
1327         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1328                 act.store = cpuid;
1329                 act.invalidate = active;
1330                 act.va = va;
1331                 act.pde = pde;
1332                 act.newpde = newpde;
1333                 CPU_SET(cpuid, &active);
1334                 smp_rendezvous_cpus(active,
1335                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1336                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1337                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1338         } else {
1339                 if (pmap == kernel_pmap)
1340                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1341                 else
1342                         pde_store(pde, newpde);
1343                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1344                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1345         }
1346         sched_unpin();
1347 }
1348 #else /* !SMP */
1349 /*
1350  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1351  * We inline these within pmap.c for speed.
1352  */
1353 PMAP_INLINE void
1354 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1355 {
1356
1357         if (pmap == kernel_pmap)
1358                 invlpg(va);
1359 }
1360
1361 PMAP_INLINE void
1362 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1363 {
1364         vm_offset_t addr;
1365
1366         if (pmap == kernel_pmap)
1367                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1368                         invlpg(addr);
1369 }
1370
1371 PMAP_INLINE void
1372 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1373 {
1374
1375         if (pmap == kernel_pmap)
1376                 invltlb();
1377 }
1378
1379 PMAP_INLINE void
1380 pmap_invalidate_cache(void)
1381 {
1382
1383         wbinvd();
1384 }
1385
1386 static void
1387 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1388 {
1389
1390         if (pmap == kernel_pmap)
1391                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1392         else
1393                 pde_store(pde, newpde);
1394         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1395                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1396 }
1397 #endif /* !SMP */
1398
1399 static void
1400 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1401 {
1402
1403         /*
1404          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1405          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1406          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1407          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1408          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1409          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1410          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1411          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1412          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1413          */
1414         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1415                 pmap_invalidate_range(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1416         else
1417                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
1418 }
1419
1420 DEFINE_IFUNC(, void, pmap_invalidate_cache_range, (vm_offset_t, vm_offset_t),
1421     static)
1422 {
1423
1424         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0)
1425                 return (pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop);
1426         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0)
1427                 return (pmap_force_invalidate_cache_range);
1428         return (pmap_invalidate_cache_range_all);
1429 }
1430
1431 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1432
1433 static void
1434 pmap_invalidate_cache_range_check_align(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1435 {
1436
1437         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1438             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1439         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1440             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1441 }
1442
1443 static void
1444 pmap_invalidate_cache_range_selfsnoop(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1445 {
1446
1447         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1448 }
1449
1450 void
1451 pmap_force_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1452 {
1453
1454         sva &= ~(vm_offset_t)(cpu_clflush_line_size - 1);
1455         if (eva - sva >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1456                 /*
1457                  * The supplied range is bigger than 2MB.
1458                  * Globally invalidate cache.
1459                  */
1460                 pmap_invalidate_cache();
1461                 return;
1462         }
1463
1464 #ifdef DEV_APIC
1465         /*
1466          * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1467          * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1468          * range.  The local APIC is always uncached, so we
1469          * don't need to flush for that range anyway.
1470          */
1471         if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1472                 return;
1473 #endif
1474
1475         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0) {
1476                 /*
1477                  * Do per-cache line flush.  Use the sfence
1478                  * instruction to insure that previous stores are
1479                  * included in the write-back.  The processor
1480                  * propagates flush to other processors in the cache
1481                  * coherence domain.
1482                  */
1483                 sfence();
1484                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1485                         clflushopt(sva);
1486                 sfence();
1487         } else {
1488                 /*
1489                  * Writes are ordered by CLFLUSH on Intel CPUs.
1490                  */
1491                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1492                         mfence();
1493                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1494                         clflush(sva);
1495                 if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
1496                         mfence();
1497         }
1498 }
1499
1500 static void
1501 pmap_invalidate_cache_range_all(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1502 {
1503
1504         pmap_invalidate_cache_range_check_align(sva, eva);
1505         pmap_invalidate_cache();
1506 }
1507
1508 void
1509 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1510 {
1511         int i;
1512
1513         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1514             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1515                 pmap_invalidate_cache();
1516         } else {
1517                 for (i = 0; i < count; i++)
1518                         pmap_flush_page(pages[i]);
1519         }
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Are we current address space or kernel?
1524  */
1525 static __inline int
1526 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1527 {
1528
1529         return (pmap == kernel_pmap);
1530 }
1531
1532 /*
1533  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1534  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1535  */
1536 pt_entry_t *
1537 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1538 {
1539         pd_entry_t newpf;
1540         pd_entry_t *pde;
1541
1542         pde = pmap_pde(pmap, va);
1543         if (*pde & PG_PS)
1544                 return (pde);
1545         if (*pde != 0) {
1546                 /* are we current address space or kernel? */
1547                 if (pmap_is_current(pmap))
1548                         return (vtopte(va));
1549                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1550                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1551                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1552                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1553                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1554                 }
1555                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1556         }
1557         return (NULL);
1558 }
1559
1560 /*
1561  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1562  * being NULL.
1563  */
1564 static __inline void
1565 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1566 {
1567
1568         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1569                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1570 }
1571
1572 /*
1573  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1574  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1575  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1576  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1577  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1578  */
1579 static __inline void
1580 invlcaddr(void *caddr)
1581 {
1582
1583         invlpg((u_int)caddr);
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1588  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1589  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1590  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1591  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1592  *
1593  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1594  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1595  */
1596 static pt_entry_t *
1597 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1598 {
1599         pd_entry_t newpf;
1600         pd_entry_t *pde;
1601
1602         pde = pmap_pde(pmap, va);
1603         if (*pde & PG_PS)
1604                 return (pde);
1605         if (*pde != 0) {
1606                 /* are we current address space or kernel? */
1607                 if (pmap_is_current(pmap))
1608                         return (vtopte(va));
1609                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1610                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1611                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1612                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1613                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1614 #ifdef SMP
1615                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1616 #endif
1617                         invlcaddr(PADDR1);
1618                         PMAP1changed++;
1619                 } else
1620 #ifdef SMP
1621                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1622                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1623                         invlcaddr(PADDR1);
1624                         PMAP1changedcpu++;
1625                 } else
1626 #endif
1627                         PMAP1unchanged++;
1628                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1629         }
1630         return (0);
1631 }
1632
1633 static pt_entry_t *
1634 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1635 {
1636         pd_entry_t newpf;
1637         pd_entry_t *pde;
1638
1639         pde = pmap_pde(pmap, va);
1640         if (*pde & PG_PS)
1641                 return (pde);
1642         if (*pde != 0) {
1643                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1644                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1645                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1646                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1647                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1648 #ifdef SMP
1649                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1650 #endif
1651                         invlcaddr(PADDR3);
1652                         PMAP1changed++;
1653                 } else
1654 #ifdef SMP
1655                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1656                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1657                         invlcaddr(PADDR3);
1658                         PMAP1changedcpu++;
1659                 } else
1660 #endif
1661                         PMAP1unchanged++;
1662                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1663         }
1664         return (0);
1665 }
1666
1667 static pt_entry_t
1668 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1669 {
1670         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1671
1672         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1673         pde &= PG_FRAME;
1674         critical_enter();
1675         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1676         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1677                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1678                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1679         }
1680         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1681             (NPTEPG - 1));
1682         pte = *ptep;
1683         critical_exit();
1684         return (pte);
1685 }
1686
1687 /*
1688  *      Routine:        pmap_extract
1689  *      Function:
1690  *              Extract the physical page address associated
1691  *              with the given map/virtual_address pair.
1692  */
1693 vm_paddr_t 
1694 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1695 {
1696         vm_paddr_t rtval;
1697         pt_entry_t pte;
1698         pd_entry_t pde;
1699
1700         rtval = 0;
1701         PMAP_LOCK(pmap);
1702         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1703         if (pde != 0) {
1704                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1705                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1706                 else {
1707                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1708                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1709                 }
1710         }
1711         PMAP_UNLOCK(pmap);
1712         return (rtval);
1713 }
1714
1715 /*
1716  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1717  *      Function:
1718  *              Atomically extract and hold the physical page
1719  *              with the given pmap and virtual address pair
1720  *              if that mapping permits the given protection.
1721  */
1722 vm_page_t
1723 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1724 {
1725         pd_entry_t pde;
1726         pt_entry_t pte;
1727         vm_page_t m;
1728         vm_paddr_t pa;
1729
1730         pa = 0;
1731         m = NULL;
1732         PMAP_LOCK(pmap);
1733 retry:
1734         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1735         if (pde != 0) {
1736                 if (pde & PG_PS) {
1737                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1738                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1739                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1740                                         goto retry;
1741                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1742                         }
1743                 } else {
1744                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1745                         if (pte != 0 &&
1746                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1747                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1748                                     &pa))
1749                                         goto retry;
1750                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1751                         }
1752                 }
1753                 if (m != NULL)
1754                         vm_page_hold(m);
1755         }
1756         PA_UNLOCK_COND(pa);
1757         PMAP_UNLOCK(pmap);
1758         return (m);
1759 }
1760
1761 /***************************************************
1762  * Low level mapping routines.....
1763  ***************************************************/
1764
1765 /*
1766  * Add a wired page to the kva.
1767  * Note: not SMP coherent.
1768  *
1769  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1770  */
1771 PMAP_INLINE void 
1772 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1773 {
1774         pt_entry_t *pte;
1775
1776         pte = vtopte(va);
1777         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1778 }
1779
1780 static __inline void
1781 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1782 {
1783         pt_entry_t *pte;
1784
1785         pte = vtopte(va);
1786         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1787             mode, 0));
1788 }
1789
1790 /*
1791  * Remove a page from the kernel pagetables.
1792  * Note: not SMP coherent.
1793  *
1794  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1795  */
1796 PMAP_INLINE void
1797 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1798 {
1799         pt_entry_t *pte;
1800
1801         pte = vtopte(va);
1802         pte_clear(pte);
1803 }
1804
1805 /*
1806  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1807  *      virtual address space.
1808  *
1809  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1810  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1811  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1812  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1813  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1814  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1815  *      region.
1816  */
1817 vm_offset_t
1818 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1819 {
1820         vm_offset_t va, sva;
1821         vm_paddr_t superpage_offset;
1822         pd_entry_t newpde;
1823
1824         va = *virt;
1825         /*
1826          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1827          * least one superpage mapping to be created?
1828          */ 
1829         superpage_offset = start & PDRMASK;
1830         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1831                 /*
1832                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1833                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1834                  */
1835                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1836                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1837                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1838                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1839         }
1840         sva = va;
1841         while (start < end) {
1842                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1843                     pseflag != 0) {
1844                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1845                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1846                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1847                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1848                         va += NBPDR;
1849                         start += NBPDR;
1850                 } else {
1851                         pmap_kenter(va, start);
1852                         va += PAGE_SIZE;
1853                         start += PAGE_SIZE;
1854                 }
1855         }
1856         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1857         *virt = va;
1858         return (sva);
1859 }
1860
1861
1862 /*
1863  * Add a list of wired pages to the kva
1864  * this routine is only used for temporary
1865  * kernel mappings that do not need to have
1866  * page modification or references recorded.
1867  * Note that old mappings are simply written
1868  * over.  The page *must* be wired.
1869  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1870  */
1871 void
1872 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1873 {
1874         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1875         vm_page_t m;
1876
1877         oldpte = 0;
1878         pte = vtopte(sva);
1879         endpte = pte + count;
1880         while (pte < endpte) {
1881                 m = *ma++;
1882                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1883                     m->md.pat_mode, 0);
1884                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1885                         oldpte |= *pte;
1886 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1887                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1888 #else
1889                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1890 #endif
1891                 }
1892                 pte++;
1893         }
1894         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1895                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1896                     PAGE_SIZE);
1897 }
1898
1899 /*
1900  * This routine tears out page mappings from the
1901  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1902  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1903  */
1904 void
1905 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1906 {
1907         vm_offset_t va;
1908
1909         va = sva;
1910         while (count-- > 0) {
1911                 pmap_kremove(va);
1912                 va += PAGE_SIZE;
1913         }
1914         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1915 }
1916
1917 /***************************************************
1918  * Page table page management routines.....
1919  ***************************************************/
1920 /*
1921  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1922  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1923  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1924  */
1925 static __inline void
1926 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1927     boolean_t set_PG_ZERO)
1928 {
1929
1930         if (set_PG_ZERO)
1931                 m->flags |= PG_ZERO;
1932         else
1933                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1934         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1939  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1940  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1941  * ordered by this virtual address range.
1942  */
1943 static __inline int
1944 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1945 {
1946
1947         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1948         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1949 }
1950
1951 /*
1952  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1953  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1954  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1955  * specified virtual address.
1956  */
1957 static __inline vm_page_t
1958 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1959 {
1960
1961         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1962         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1967  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1968  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1969  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1970  */
1971 static inline boolean_t
1972 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1973 {
1974
1975         --m->wire_count;
1976         if (m->wire_count == 0) {
1977                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1978                 return (TRUE);
1979         } else
1980                 return (FALSE);
1981 }
1982
1983 static void
1984 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1985 {
1986
1987         /*
1988          * unmap the page table page
1989          */
1990         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1991         --pmap->pm_stats.resident_count;
1992
1993         /*
1994          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1995          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1996          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1997          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1998          * shootdown is done.
1999          */
2000         MPASS(pmap != kernel_pmap);
2001         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
2002 }
2003
2004 /*
2005  * After removing a page table entry, this routine is used to
2006  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
2007  */
2008 static int
2009 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2010 {
2011         pd_entry_t ptepde;
2012         vm_page_t mpte;
2013
2014         if (pmap == kernel_pmap)
2015                 return (0);
2016         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
2017         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
2018         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
2019 }
2020
2021 /*
2022  * Initialize the pmap for the swapper process.
2023  */
2024 void
2025 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
2026 {
2027
2028         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
2029         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
2030 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2031         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
2032 #endif
2033         pmap->pm_root.rt_root = 0;
2034         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2035         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2036         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2037         pmap_activate_boot(pmap);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2042  * such as one in a vmspace structure.
2043  */
2044 int
2045 pmap_pinit(pmap_t pmap)
2046 {
2047         vm_page_t m;
2048         int i;
2049
2050         /*
2051          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2052          * page directory table.
2053          */
2054         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2055                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2056                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2057                         return (0);
2058 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2059                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2060                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2061                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2062                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2063                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2064                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2065 #endif
2066                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2067         }
2068         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2069             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2070
2071         /*
2072          * allocate the page directory page(s)
2073          */
2074         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
2075                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2076                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
2077                 if (m == NULL) {
2078                         vm_wait(NULL);
2079                 } else {
2080                         pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2081 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2082                         pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2083 #endif
2084                         i++;
2085                 }
2086         }
2087
2088         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2089
2090         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2091                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2092                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2093
2094         /* Install the trampoline mapping. */
2095         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2096
2097         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2098         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2099         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2100
2101         return (1);
2102 }
2103
2104 /*
2105  * this routine is called if the page table page is not
2106  * mapped correctly.
2107  */
2108 static vm_page_t
2109 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2110 {
2111         vm_paddr_t ptepa;
2112         vm_page_t m;
2113
2114         /*
2115          * Allocate a page table page.
2116          */
2117         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2118             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2119                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2120                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2121                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2122                         vm_wait(NULL);
2123                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2124                         PMAP_LOCK(pmap);
2125                 }
2126
2127                 /*
2128                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2129                  * page may have been allocated.
2130                  */
2131                 return (NULL);
2132         }
2133         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2134                 pmap_zero_page(m);
2135
2136         /*
2137          * Map the pagetable page into the process address space, if
2138          * it isn't already there.
2139          */
2140
2141         pmap->pm_stats.resident_count++;
2142
2143         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2144         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2145                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2146
2147         return (m);
2148 }
2149
2150 static vm_page_t
2151 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2152 {
2153         u_int ptepindex;
2154         pd_entry_t ptepa;
2155         vm_page_t m;
2156
2157         /*
2158          * Calculate pagetable page index
2159          */
2160         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2161 retry:
2162         /*
2163          * Get the page directory entry
2164          */
2165         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2166
2167         /*
2168          * This supports switching from a 4MB page to a
2169          * normal 4K page.
2170          */
2171         if (ptepa & PG_PS) {
2172                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2173                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2174         }
2175
2176         /*
2177          * If the page table page is mapped, we just increment the
2178          * hold count, and activate it.
2179          */
2180         if (ptepa) {
2181                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2182                 m->wire_count++;
2183         } else {
2184                 /*
2185                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2186                  * been deallocated. 
2187                  */
2188                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2189                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2190                         goto retry;
2191         }
2192         return (m);
2193 }
2194
2195
2196 /***************************************************
2197 * Pmap allocation/deallocation routines.
2198  ***************************************************/
2199
2200 /*
2201  * Release any resources held by the given physical map.
2202  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2203  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2204  */
2205 void
2206 pmap_release(pmap_t pmap)
2207 {
2208         vm_page_t m;
2209         int i;
2210
2211         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2212             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2213             pmap->pm_stats.resident_count));
2214         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2215             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2216         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2217             ("releasing active pmap %p", pmap));
2218
2219         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2220
2221         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2222                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2223 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2224                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2225                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2226 #endif
2227                 vm_page_unwire_noq(m);
2228                 vm_page_free(m);
2229         }
2230 }
2231
2232 static int
2233 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2234 {
2235         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2236
2237         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2238 }
2239 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2240     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2241
2242 static int
2243 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2244 {
2245         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2246
2247         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2248 }
2249 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2250     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2251
2252 /*
2253  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2254  */
2255 void
2256 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2257 {
2258         vm_paddr_t ptppaddr;
2259         vm_page_t nkpg;
2260         pd_entry_t newpdir;
2261
2262         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2263         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2264         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2265                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2266         while (kernel_vm_end < addr) {
2267                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2268                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2269                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2270                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2271                                 break;
2272                         }
2273                         continue;
2274                 }
2275
2276                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2277                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2278                     VM_ALLOC_ZERO);
2279                 if (nkpg == NULL)
2280                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2281
2282                 nkpt++;
2283
2284                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2285                         pmap_zero_page(nkpg);
2286                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2287                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2288                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2289
2290                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2291                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2292                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2293                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2294                         break;
2295                 }
2296         }
2297 }
2298
2299
2300 /***************************************************
2301  * page management routines.
2302  ***************************************************/
2303
2304 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2305 CTASSERT(_NPCM == 11);
2306 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2307
2308 static __inline struct pv_chunk *
2309 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2310 {
2311
2312         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2313 }
2314
2315 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2316
2317 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2318 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2319
2320 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2321         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2322         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2323         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2324         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2325 };
2326
2327 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2328         "Current number of pv entries");
2329
2330 #ifdef PV_STATS
2331 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2332
2333 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2334         "Current number of pv entry chunks");
2335 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2336         "Current number of pv entry chunks allocated");
2337 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2338         "Current number of pv entry chunks frees");
2339 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2340         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2341
2342 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2343 static int pv_entry_spare;
2344
2345 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2346         "Current number of pv entry frees");
2347 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2348         "Current number of pv entry allocs");
2349 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2350         "Current number of spare pv entries");
2351 #endif
2352
2353 /*
2354  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2355  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2356  * another pv entry chunk.
2357  */
2358 static vm_page_t
2359 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2360 {
2361         struct pch newtail;
2362         struct pv_chunk *pc;
2363         struct md_page *pvh;
2364         pd_entry_t *pde;
2365         pmap_t pmap;
2366         pt_entry_t *pte, tpte;
2367         pv_entry_t pv;
2368         vm_offset_t va;
2369         vm_page_t m, m_pc;
2370         struct spglist free;
2371         uint32_t inuse;
2372         int bit, field, freed;
2373
2374         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2375         pmap = NULL;
2376         m_pc = NULL;
2377         SLIST_INIT(&free);
2378         TAILQ_INIT(&newtail);
2379         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2380             SLIST_EMPTY(&free))) {
2381                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2382                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2383                         if (pmap != NULL) {
2384                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2385                                 if (pmap != locked_pmap)
2386                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2387                         }
2388                         pmap = pc->pc_pmap;
2389                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2390                         if (pmap > locked_pmap)
2391                                 PMAP_LOCK(pmap);
2392                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2393                                 pmap = NULL;
2394                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2395                                 continue;
2396                         }
2397                 }
2398
2399                 /*
2400                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2401                  */
2402                 freed = 0;
2403                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2404                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2405                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2406                                 bit = bsfl(inuse);
2407                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2408                                 va = pv->pv_va;
2409                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2410                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2411                                         continue;
2412                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2413                                 tpte = *pte;
2414                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2415                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2416                                 pmap_pte_release(pte);
2417                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2418                                         continue;
2419                                 KASSERT(tpte != 0,
2420                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2421                                     pmap, va));
2422                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2423                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2424                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2425                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2426                                         vm_page_dirty(m);
2427                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2428                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2429                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2430                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2431                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2432                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2433                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2434                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2435                                                     PGA_WRITEABLE);
2436                                         }
2437                                 }
2438                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2439                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2440                                 freed++;
2441                         }
2442                 }
2443                 if (freed == 0) {
2444                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2445                         continue;
2446                 }
2447                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2448                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2449                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2450                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2451                 pv_entry_count -= freed;
2452                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2453                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2454                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2455                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2456                                     pc_list);
2457                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2458
2459                                 /*
2460                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2461                                  * sufficient.
2462                                  */
2463                                 if (pmap == locked_pmap)
2464                                         goto out;
2465                                 break;
2466                         }
2467                 if (field == _NPCM) {
2468                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2469                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2470                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2471                         /* Entire chunk is free; return it. */
2472                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2473                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2474                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2475                         break;
2476                 }
2477         }
2478 out:
2479         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2480         if (pmap != NULL) {
2481                 pmap_invalidate_all(pmap);
2482                 if (pmap != locked_pmap)
2483                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2484         }
2485         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2486                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2487                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2488                 /* Recycle a freed page table page. */
2489                 m_pc->wire_count = 1;
2490         }
2491         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2492         return (m_pc);
2493 }
2494
2495 /*
2496  * free the pv_entry back to the free list
2497  */
2498 static void
2499 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2500 {
2501         struct pv_chunk *pc;
2502         int idx, field, bit;
2503
2504         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2505         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2506         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2507         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2508         pv_entry_count--;
2509         pc = pv_to_chunk(pv);
2510         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2511         field = idx / 32;
2512         bit = idx % 32;
2513         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2514         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2515                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2516                         /*
2517                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2518                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2519                          */
2520                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2521                             pc)) {
2522                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2523                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2524                                     pc_list);
2525                         }
2526                         return;
2527                 }
2528         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2529         free_pv_chunk(pc);
2530 }
2531
2532 static void
2533 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2534 {
2535         vm_page_t m;
2536
2537         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2538         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2539         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2540         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2541         /* entire chunk is free, return it */
2542         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2543         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2544         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2545         vm_page_free(m);
2546         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2547 }
2548
2549 /*
2550  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2551  * when needed.
2552  */
2553 static pv_entry_t
2554 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2555 {
2556         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2557         static struct timeval lastprint;
2558         int bit, field;
2559         pv_entry_t pv;
2560         struct pv_chunk *pc;
2561         vm_page_t m;
2562
2563         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2564         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2565         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2566         pv_entry_count++;
2567         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2568                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2569                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2570                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2571                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2572 retry:
2573         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2574         if (pc != NULL) {
2575                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2576                         if (pc->pc_map[field]) {
2577                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2578                                 break;
2579                         }
2580                 }
2581                 if (field < _NPCM) {
2582                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2583                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2584                         /* If this was the last item, move it to tail */
2585                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2586                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2587                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2588                                         return (pv);    /* not full, return */
2589                                 }
2590                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2591                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2592                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2593                         return (pv);
2594                 }
2595         }
2596         /*
2597          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2598          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2599          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2600          */
2601         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2602             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2603                 if (try) {
2604                         pv_entry_count--;
2605                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2606                         return (NULL);
2607                 }
2608                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2609                 if (m == NULL)
2610                         goto retry;
2611         }
2612         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2613         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2614         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2615         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2616         pc->pc_pmap = pmap;
2617         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2618         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2619                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2620         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2621         pv = &pc->pc_pventry[0];
2622         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2623         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2624         return (pv);
2625 }
2626
2627 static __inline pv_entry_t
2628 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2629 {
2630         pv_entry_t pv;
2631
2632         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2633         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2634                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2635                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2636                         break;
2637                 }
2638         }
2639         return (pv);
2640 }
2641
2642 static void
2643 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2644 {
2645         struct md_page *pvh;
2646         pv_entry_t pv;
2647         vm_offset_t va_last;
2648         vm_page_t m;
2649
2650         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2651         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2652             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2653
2654         /*
2655          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2656          * page's pv list.
2657          */
2658         pvh = pa_to_pvh(pa);
2659         va = trunc_4mpage(va);
2660         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2661         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2662         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2663         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2664         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2665         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2666         do {
2667                 m++;
2668                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2669                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2670                 va += PAGE_SIZE;
2671                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2672         } while (va < va_last);
2673 }
2674
2675 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2676 static void
2677 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2678 {
2679         struct md_page *pvh;
2680         pv_entry_t pv;
2681         vm_offset_t va_last;
2682         vm_page_t m;
2683
2684         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2685         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2686             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2687
2688         /*
2689          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2690          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2691          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2692          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2693          * removes one of the mappings that is being promoted.
2694          */
2695         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2696         va = trunc_4mpage(va);
2697         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2698         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2699         pvh = pa_to_pvh(pa);
2700         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2701         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2702         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2703         do {
2704                 m++;
2705                 va += PAGE_SIZE;
2706                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2707         } while (va < va_last);
2708 }
2709 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2710
2711 static void
2712 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2713 {
2714         pv_entry_t pv;
2715
2716         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2717         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2718         free_pv_entry(pmap, pv);
2719 }
2720
2721 static void
2722 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2723 {
2724         struct md_page *pvh;
2725
2726         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2727         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2728         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2729                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2730                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2731                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2732         }
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Create a pv entry for page at pa for
2737  * (pmap, va).
2738  */
2739 static void
2740 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2741 {
2742         pv_entry_t pv;
2743
2744         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2745         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2746         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2747         pv->pv_va = va;
2748         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2749 }
2750
2751 /*
2752  * Conditionally create a pv entry.
2753  */
2754 static boolean_t
2755 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2756 {
2757         pv_entry_t pv;
2758
2759         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2760         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2761         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2762             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2763                 pv->pv_va = va;
2764                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2765                 return (TRUE);
2766         } else
2767                 return (FALSE);
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2772  */
2773 static bool
2774 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2775 {
2776         struct md_page *pvh;
2777         pv_entry_t pv;
2778         bool noreclaim;
2779
2780         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2781         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2782         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2783             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2784                 return (false);
2785         pv->pv_va = va;
2786         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2787         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2788         return (true);
2789 }
2790
2791 /*
2792  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2793  */
2794 static void
2795 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2796 {
2797         pt_entry_t *pte;
2798
2799         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2800                 *pte = newpte;  
2801                 newpte += PAGE_SIZE;
2802         }
2803 }
2804
2805 /*
2806  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2807  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2808  */
2809 static boolean_t
2810 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2811 {
2812         pd_entry_t newpde, oldpde;
2813         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2814         vm_paddr_t mptepa;
2815         vm_page_t mpte;
2816         struct spglist free;
2817         vm_offset_t sva;
2818
2819         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2820         oldpde = *pde;
2821         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2822             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2823         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2824             NULL) {
2825                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2826                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2827                     " is missing"));
2828
2829                 /*
2830                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2831                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2832                  * allocation of the new page table page fails.
2833                  */
2834                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2835                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2836                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2837                         SLIST_INIT(&free);
2838                         sva = trunc_4mpage(va);
2839                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2840                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2841                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2842                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2843                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2844                             " in pmap %p", va, pmap);
2845                         return (FALSE);
2846                 }
2847                 if (pmap != kernel_pmap)
2848                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2849         }
2850         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2851
2852         /*
2853          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2854          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2855          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2856          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2857          */
2858         if (pmap == kernel_pmap)
2859                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2860         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2861                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2862                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2863 #ifdef SMP
2864                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2865 #endif
2866                         invlcaddr(PADDR1);
2867                         PMAP1changed++;
2868                 } else
2869 #ifdef SMP
2870                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2871                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2872                         invlcaddr(PADDR1);
2873                         PMAP1changedcpu++;
2874                 } else
2875 #endif
2876                         PMAP1unchanged++;
2877                 firstpte = PADDR1;
2878         } else {
2879                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2880                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2881                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2882                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2883                 }
2884                 firstpte = PADDR2;
2885         }
2886         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2887         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2888             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2889         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2890             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2891         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2892         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2893                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2894
2895         /*
2896          * If the page table page is new, initialize it.
2897          */
2898         if (mpte->wire_count == 1) {
2899                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2900                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2901         }
2902         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2903             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2904             " addresses"));
2905
2906         /*
2907          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2908          * entries.
2909          */ 
2910         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2911                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2912         
2913         /*
2914          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2915          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2916          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2917          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2918          * the read above and the store below. 
2919          */
2920         if (workaround_erratum383)
2921                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2922         else if (pmap == kernel_pmap)
2923                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2924         else
2925                 pde_store(pde, newpde); 
2926         if (firstpte == PADDR2)
2927                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2928
2929         /*
2930          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2931          */
2932         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2933
2934         /*
2935          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2936          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2937          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2938          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2939          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2940          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2941          * the 2mpage to referencing the page table page.
2942          */
2943         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2944                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2945
2946         pmap_pde_demotions++;
2947         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2948             " in pmap %p", va, pmap);
2949         return (TRUE);
2950 }
2951
2952 /*
2953  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2954  */
2955 static void
2956 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2957 {
2958         pd_entry_t newpde;
2959         vm_paddr_t mptepa;
2960         vm_page_t mpte;
2961
2962         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2963         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2964         if (mpte == NULL)
2965                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2966
2967         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2968         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2969
2970         /*
2971          * Initialize the page table page.
2972          */
2973         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2974
2975         /*
2976          * Remove the mapping.
2977          */
2978         if (workaround_erratum383)
2979                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2980         else 
2981                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2982
2983         /*
2984          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2985          */
2986         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2987 }
2988
2989 /*
2990  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2991  */
2992 static void
2993 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2994     struct spglist *free)
2995 {
2996         struct md_page *pvh;
2997         pd_entry_t oldpde;
2998         vm_offset_t eva, va;
2999         vm_page_t m, mpte;
3000
3001         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3002         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3003             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3004         oldpde = pte_load_clear(pdq);
3005         if (oldpde & PG_W)
3006                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3007
3008         /*
3009          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3010          * PG_G.
3011          */
3012         if ((oldpde & PG_G) != 0)
3013                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3014
3015         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3016         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3017                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
3018                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
3019                 eva = sva + NBPDR;
3020                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3021                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
3022                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3023                                 vm_page_dirty(m);
3024                         if (oldpde & PG_A)
3025                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3026                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
3027                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
3028                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3029                 }
3030         }
3031         if (pmap == kernel_pmap) {
3032                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
3033         } else {
3034                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
3035                 if (mpte != NULL) {
3036                         pmap->pm_stats.resident_count--;
3037                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
3038                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
3039                         mpte->wire_count = 0;
3040                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
3041                 }
3042         }
3043 }
3044
3045 /*
3046  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
3047  */
3048 static int
3049 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
3050     struct spglist *free)
3051 {
3052         pt_entry_t oldpte;
3053         vm_page_t m;
3054
3055         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3056         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3057         oldpte = pte_load_clear(ptq);
3058         KASSERT(oldpte != 0,
3059             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
3060         if (oldpte & PG_W)
3061                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
3062         /*
3063          * Machines that don't support invlpg, also don't support
3064          * PG_G.
3065          */
3066         if (oldpte & PG_G)
3067                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
3068         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
3069         if (oldpte & PG_MANAGED) {
3070                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
3071                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3072                         vm_page_dirty(m);
3073                 if (oldpte & PG_A)
3074                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3075                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
3076         }
3077         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
3078 }
3079
3080 /*
3081  * Remove a single page from a process address space
3082  */
3083 static void
3084 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3085 {
3086         pt_entry_t *pte;
3087
3088         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3089         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3090         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3091         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3092                 return;
3093         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3094         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3095 }
3096
3097 /*
3098  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3099  */
3100 static bool
3101 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3102     struct spglist *free)
3103 {
3104         pt_entry_t *pte;
3105         bool anyvalid;
3106
3107         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3108         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3109         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3110         anyvalid = false;
3111         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3112             sva += PAGE_SIZE) {
3113                 if (*pte == 0)
3114                         continue;
3115
3116                 /*
3117                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3118                  * pmap_remove_pte().
3119                  */
3120                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3121                         anyvalid = true;
3122
3123                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3124                         break;
3125         }
3126         return (anyvalid);
3127 }
3128
3129 /*
3130  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3131  *
3132  *      It is assumed that the start and end are properly
3133  *      rounded to the page size.
3134  */
3135 void
3136 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3137 {
3138         vm_offset_t pdnxt;
3139         pd_entry_t ptpaddr;
3140         struct spglist free;
3141         int anyvalid;
3142
3143         /*
3144          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3145          */
3146         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3147                 return;
3148
3149         anyvalid = 0;
3150         SLIST_INIT(&free);
3151
3152         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3153         sched_pin();
3154         PMAP_LOCK(pmap);
3155
3156         /*
3157          * special handling of removing one page.  a very
3158          * common operation and easy to short circuit some
3159          * code.
3160          */
3161         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3162             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3163                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3164                 goto out;
3165         }
3166
3167         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3168                 u_int pdirindex;
3169
3170                 /*
3171                  * Calculate index for next page table.
3172                  */
3173                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3174                 if (pdnxt < sva)
3175                         pdnxt = eva;
3176                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3177                         break;
3178
3179                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3180                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3181
3182                 /*
3183                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3184                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3185                  */
3186                 if (ptpaddr == 0)
3187                         continue;
3188
3189                 /*
3190                  * Check for large page.
3191                  */
3192                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3193                         /*
3194                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3195                          * demote the mapping and fall through.
3196                          */
3197                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3198                                 /*
3199                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3200                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3201                                  */
3202                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3203                                         anyvalid = 1;
3204                                 pmap_remove_pde(pmap,
3205                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3206                                 continue;
3207                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3208                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3209                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3210                                 continue;
3211                         }
3212                 }
3213
3214                 /*
3215                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3216                  * by the current page table page, or to the end of the
3217                  * range being removed.
3218                  */
3219                 if (pdnxt > eva)
3220                         pdnxt = eva;
3221
3222                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3223                         anyvalid = 1;
3224         }
3225 out:
3226         sched_unpin();
3227         if (anyvalid)
3228                 pmap_invalidate_all(pmap);
3229         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3230         PMAP_UNLOCK(pmap);
3231         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3232 }
3233
3234 /*
3235  *      Routine:        pmap_remove_all
3236  *      Function:
3237  *              Removes this physical page from
3238  *              all physical maps in which it resides.
3239  *              Reflects back modify bits to the pager.
3240  *
3241  *      Notes:
3242  *              Original versions of this routine were very
3243  *              inefficient because they iteratively called
3244  *              pmap_remove (slow...)
3245  */
3246
3247 void
3248 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3249 {
3250         struct md_page *pvh;
3251         pv_entry_t pv;
3252         pmap_t pmap;
3253         pt_entry_t *pte, tpte;
3254         pd_entry_t *pde;
3255         vm_offset_t va;
3256         struct spglist free;
3257
3258         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3259             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3260         SLIST_INIT(&free);
3261         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3262         sched_pin();
3263         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3264                 goto small_mappings;
3265         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3266         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3267                 va = pv->pv_va;
3268                 pmap = PV_PMAP(pv);
3269                 PMAP_LOCK(pmap);
3270                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3271                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3272                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3273         }
3274 small_mappings:
3275         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3276                 pmap = PV_PMAP(pv);
3277                 PMAP_LOCK(pmap);
3278                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3279                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3280                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3281                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3282                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3283                 tpte = pte_load_clear(pte);
3284                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3285                     pmap, pv->pv_va));
3286                 if (tpte & PG_W)
3287                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3288                 if (tpte & PG_A)
3289                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3290
3291                 /*
3292                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3293                  */
3294                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3295                         vm_page_dirty(m);
3296                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3297                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3298                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3299                 free_pv_entry(pmap, pv);
3300                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3301         }
3302         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3303         sched_unpin();
3304         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3305         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3306 }
3307
3308 /*
3309  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3310  */
3311 static boolean_t
3312 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3313 {
3314         pd_entry_t newpde, oldpde;
3315         vm_offset_t eva, va;
3316         vm_page_t m;
3317         boolean_t anychanged;
3318
3319         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3320         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3321             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3322         anychanged = FALSE;
3323 retry:
3324         oldpde = newpde = *pde;
3325         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3326             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3327                 eva = sva + NBPDR;
3328                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3329                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3330                         vm_page_dirty(m);
3331         }
3332         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3333                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3334 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3335         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3336                 newpde |= pg_nx;
3337 #endif
3338         if (newpde != oldpde) {
3339                 /*
3340                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3341                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3342                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3343                  */
3344                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3345                         goto retry;
3346                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3347                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3348                 else
3349                         anychanged = TRUE;
3350         }
3351         return (anychanged);
3352 }
3353
3354 /*
3355  *      Set the physical protection on the
3356  *      specified range of this map as requested.
3357  */
3358 void
3359 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3360 {
3361         vm_offset_t pdnxt;
3362         pd_entry_t ptpaddr;
3363         pt_entry_t *pte;
3364         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3365
3366         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3367         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3368                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3369                 return;
3370         }
3371
3372 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3373         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3374             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3375                 return;
3376 #else
3377         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3378                 return;
3379 #endif
3380
3381         if (pmap_is_current(pmap))
3382                 pv_lists_locked = FALSE;
3383         else {
3384                 pv_lists_locked = TRUE;
3385 resume:
3386                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3387                 sched_pin();
3388         }
3389         anychanged = FALSE;
3390
3391         PMAP_LOCK(pmap);
3392         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3393                 pt_entry_t obits, pbits;
3394                 u_int pdirindex;
3395
3396                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3397                 if (pdnxt < sva)
3398                         pdnxt = eva;
3399
3400                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3401                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3402
3403                 /*
3404                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3405                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3406                  */
3407                 if (ptpaddr == 0)
3408                         continue;
3409
3410                 /*
3411                  * Check for large page.
3412                  */
3413                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3414                         /*
3415                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3416                          * demote the mapping and fall through.
3417                          */
3418                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3419                                 /*
3420                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3421                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3422                                  */
3423                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3424                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3425                                         anychanged = TRUE;
3426                                 continue;
3427                         } else {
3428                                 if (!pv_lists_locked) {
3429                                         pv_lists_locked = TRUE;
3430                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3431                                                 if (anychanged)
3432                                                         pmap_invalidate_all(
3433                                                             pmap);
3434                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3435                                                 goto resume;
3436                                         }
3437                                         sched_pin();
3438                                 }
3439                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3440                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3441                                         /*
3442                                          * The large page mapping was
3443                                          * destroyed.
3444                                          */
3445                                         continue;
3446                                 }
3447                         }
3448                 }
3449
3450                 if (pdnxt > eva)
3451                         pdnxt = eva;
3452
3453                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3454                     sva += PAGE_SIZE) {
3455                         vm_page_t m;
3456
3457 retry:
3458                         /*
3459                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3460                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3461                          * significant 32 bits.
3462                          */
3463                         obits = pbits = *pte;
3464                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3465                                 continue;
3466
3467                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3468                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3469                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3470                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3471                                         vm_page_dirty(m);
3472                                 }
3473                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3474                         }
3475 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3476                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3477                                 pbits |= pg_nx;
3478 #endif
3479
3480                         if (pbits != obits) {
3481 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3482                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3483                                         goto retry;
3484 #else
3485                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3486                                     pbits))
3487                                         goto retry;
3488 #endif
3489                                 if (obits & PG_G)
3490                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3491                                 else
3492                                         anychanged = TRUE;
3493                         }
3494                 }
3495         }
3496         if (anychanged)
3497                 pmap_invalidate_all(pmap);
3498         if (pv_lists_locked) {
3499                 sched_unpin();
3500                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3501         }
3502         PMAP_UNLOCK(pmap);
3503 }
3504
3505 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3506 /*
3507  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3508  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3509  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3510  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3511  * mappings must have identical characteristics.
3512  *
3513  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3514  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3515  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3516  * pmap.
3517  */
3518 static void
3519 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3520 {
3521         pd_entry_t newpde;
3522         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3523         vm_offset_t oldpteva;
3524         vm_page_t mpte;
3525
3526         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3527
3528         /*
3529          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3530          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3531          * within a 2- or 4MB page.
3532          */
3533         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3534 setpde:
3535         newpde = *firstpte;
3536         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3537                 pmap_pde_p_failures++;
3538                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3539                     " in pmap %p", va, pmap);
3540                 return;
3541         }
3542         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3543                 pmap_pde_p_failures++;
3544                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3545                     " in pmap %p", va, pmap);
3546                 return;
3547         }
3548         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3549                 /*
3550                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3551                  * a TLB invalidation.
3552                  */
3553                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3554                     ~PG_RW))  
3555                         goto setpde;
3556                 newpde &= ~PG_RW;
3557         }
3558
3559         /* 
3560          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3561          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3562          * characteristics to the first PTE.
3563          */
3564         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3565         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3566 setpte:
3567                 oldpte = *pte;
3568                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3569                         pmap_pde_p_failures++;
3570                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3571                             " in pmap %p", va, pmap);
3572                         return;
3573                 }
3574                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3575                         /*
3576                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3577                          * without a TLB invalidation.
3578                          */
3579                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3580                             oldpte & ~PG_RW))
3581                                 goto setpte;
3582                         oldpte &= ~PG_RW;
3583                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3584                             (va & ~PDRMASK);
3585                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3586                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3587                 }
3588                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3589                         pmap_pde_p_failures++;
3590                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3591                             " in pmap %p", va, pmap);
3592                         return;
3593                 }
3594                 pa -= PAGE_SIZE;
3595         }
3596
3597         /*
3598          * Save the page table page in its current state until the PDE
3599          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3600          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3601          */
3602         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3603         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3604             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3605             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3606         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3607             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3608         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3609                 pmap_pde_p_failures++;
3610                 CTR2(KTR_PMAP,
3611                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3612                     pmap);
3613                 return;
3614         }
3615
3616         /*
3617          * Promote the pv entries.
3618          */
3619         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3620                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3621
3622         /*
3623          * Propagate the PAT index to its proper position.
3624          */
3625         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3626                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3627
3628         /*
3629          * Map the superpage.
3630          */
3631         if (workaround_erratum383)
3632                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3633         else if (pmap == kernel_pmap)
3634                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3635         else
3636                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3637
3638         pmap_pde_promotions++;
3639         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3640             " in pmap %p", va, pmap);
3641 }
3642 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3643
3644 /*
3645  *      Insert the given physical page (p) at
3646  *      the specified virtual address (v) in the
3647  *      target physical map with the protection requested.
3648  *
3649  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3650  *      that the related pte can not be reclaimed.
3651  *
3652  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3653  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3654  *      insert this page into the given map NOW.
3655  */
3656 int
3657 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3658     u_int flags, int8_t psind)
3659 {
3660         pd_entry_t *pde;
3661         pt_entry_t *pte;
3662         pt_entry_t newpte, origpte;
3663         pv_entry_t pv;
3664         vm_paddr_t opa, pa;
3665         vm_page_t mpte, om;
3666         int rv;
3667
3668         va = trunc_page(va);
3669         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3670             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3671             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3672         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3673             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3674             va));
3675         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3676             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3677             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3678         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3679                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3680         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3681             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3682         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3683         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3684         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3685                 newpte |= PG_M;
3686         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3687                 newpte |= PG_RW;
3688         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3689             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3690 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3691         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3692                 newpte |= pg_nx;
3693 #endif
3694         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3695                 newpte |= PG_W;
3696         if (pmap != kernel_pmap)
3697                 newpte |= PG_U;
3698         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3699         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3700                 newpte |= PG_MANAGED;
3701
3702         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3703         PMAP_LOCK(pmap);
3704         sched_pin();
3705         if (psind == 1) {
3706                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3707                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3708                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3709                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3710                 goto out;
3711         }
3712
3713         pde = pmap_pde(pmap, va);
3714         if (pmap != kernel_pmap) {
3715                 /*
3716                  * va is for UVA.
3717                  * In the case that a page table page is not resident,
3718                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3719                  * demotion.
3720                  */
3721                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3722                 if (mpte == NULL) {
3723                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3724                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3725                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3726                         goto out;
3727                 }
3728         } else {
3729                 /*
3730                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3731                  * to install a page table page.  PG_V is also
3732                  * asserted by pmap_demote_pde().
3733                  */
3734                 mpte = NULL;
3735                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3736                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3737                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3738                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3739                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3740         }
3741         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3742
3743         /*
3744          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3745          * happen.  We should have either allocated the page table
3746          * page or demoted the existing mapping above.
3747          */
3748         if (pte == NULL) {
3749                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3750                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3751         }
3752
3753         origpte = *pte;
3754         pv = NULL;
3755
3756         /*
3757          * Is the specified virtual address already mapped?
3758          */
3759         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3760                 /*
3761                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3762                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3763                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3764                  * the PT page will be also.
3765                  */
3766                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3767                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3768                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3769                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3770
3771                 /*
3772                  * Remove the extra PT page reference.
3773                  */
3774                 if (mpte != NULL) {
3775                         mpte->wire_count--;
3776                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3777                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3778                              " va: 0x%x", va));
3779                 }
3780
3781                 /*
3782                  * Has the physical page changed?
3783                  */
3784                 opa = origpte & PG_FRAME;
3785                 if (opa == pa) {
3786                         /*
3787                          * No, might be a protection or wiring change.
3788                          */
3789                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3790                             (newpte & PG_RW) != 0)
3791                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3792                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3793                                 goto unchanged;
3794                         goto validate;
3795                 }
3796
3797                 /*
3798                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3799                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3800                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3801                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3802                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3803                  * avoiding an allocation.
3804                  *
3805                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3806                  */
3807                 origpte = pte_load_clear(pte);
3808                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3809                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3810                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3811                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3812
3813                         /*
3814                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3815                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3816                          * pmap_ts_referenced().
3817                          */
3818                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3819                                 vm_page_dirty(om);
3820                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3821                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3822                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3823                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3824                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3825                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3826                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3827                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3828                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3829                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3830                 }
3831                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3832                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3833                 origpte = 0;
3834         } else {
3835                 /*
3836                  * Increment the counters.
3837                  */
3838                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3839                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3840                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3841         }
3842
3843         /*
3844          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3845          */
3846         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3847                 if (pv == NULL) {
3848                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3849                         pv->pv_va = va;
3850                 }
3851                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3852                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3853                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3854         }
3855
3856         /*
3857          * Update the PTE.
3858          */
3859         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3860 validate:
3861                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3862                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3863                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3864                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3865                     (PG_M | PG_RW)) {
3866                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3867                                 vm_page_dirty(m);
3868
3869                         /*
3870                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3871                          * invalidation may nonetheless be required because
3872                          * the PTE no longer has PG_M set.
3873                          */
3874                 }
3875 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3876                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3877                         /*
3878                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3879                          */
3880                         goto unchanged;
3881                 }
3882 #endif
3883                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3884                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
3885         } else
3886                 pte_store(pte, newpte);
3887
3888 unchanged:
3889
3890 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3891         /*
3892          * If both the page table page and the reservation are fully
3893          * populated, then attempt promotion.
3894          */
3895         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3896             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3897             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3898                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3899 #endif
3900
3901         rv = KERN_SUCCESS;
3902 out:
3903         sched_unpin();
3904         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3905         PMAP_UNLOCK(pmap);
3906         return (rv);
3907 }
3908
3909 /*
3910  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3911  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3912  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3913  * reclaiming another PV entry.
3914  */
3915 static bool
3916 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3917 {
3918         pd_entry_t newpde;
3919
3920         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3921         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3922             PG_PS | PG_V;
3923         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3924                 newpde |= PG_MANAGED;
3925 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3926         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3927                 newpde |= pg_nx;
3928 #endif
3929         if (pmap != kernel_pmap)
3930                 newpde |= PG_U;
3931         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3932             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3933             KERN_SUCCESS);
3934 }
3935
3936 /*
3937  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3938  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3939  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3940  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3941  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3942  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3943  *
3944  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3945  */
3946 static int
3947 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3948     vm_page_t m)
3949 {
3950         struct spglist free;
3951         pd_entry_t oldpde, *pde;
3952         vm_page_t mt;
3953
3954         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3955         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3956             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3957         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3958         pde = pmap_pde(pmap, va);
3959         oldpde = *pde;
3960         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3961                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3962                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3963                             " in pmap %p", va, pmap);
3964                         return (KERN_FAILURE);
3965                 }
3966                 /* Break the existing mapping(s). */
3967                 SLIST_INIT(&free);
3968                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3969                         /*
3970                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3971                          * reserved PT page could be freed.
3972                          */
3973                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3974                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3975                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3976                 } else {
3977                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3978                                pmap_invalidate_all(pmap);
3979                 }
3980                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3981                 if (pmap == kernel_pmap) {
3982                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3983                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3984                                 /*
3985                                  * XXX Currently, this can't happen because
3986                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3987                                  * on the kernel pmap.
3988                                  */
3989                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3990                         }
3991                 } else
3992                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3993                             pde));
3994         }
3995         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3996                 /*
3997                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3998                  */
3999                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
4000                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
4001                             " in pmap %p", va, pmap);
4002                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
4003                 }
4004                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
4005                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4006                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
4007                 }
4008         }
4009
4010         /*
4011          * Increment counters.
4012          */
4013         if ((newpde & PG_W) != 0)
4014                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4015         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
4016
4017         /*
4018          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
4019          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
4020          */
4021         pde_store(pde, newpde);
4022
4023         pmap_pde_mappings++;
4024         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
4025             " in pmap %p", va, pmap);
4026         return (KERN_SUCCESS);
4027 }
4028
4029 /*
4030  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
4031  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
4032  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
4033  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
4034  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
4035  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
4036  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
4037  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
4038  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
4039  * corresponding offset from m_start are mapped.
4040  */
4041 void
4042 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
4043     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
4044 {
4045         vm_offset_t va;
4046         vm_page_t m, mpte;
4047         vm_pindex_t diff, psize;
4048
4049         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
4050
4051         psize = atop(end - start);
4052         mpte = NULL;
4053         m = m_start;
4054         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4055         PMAP_LOCK(pmap);
4056         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
4057                 va = start + ptoa(diff);
4058                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
4059                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
4060                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
4061                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
4062                 else
4063                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
4064                             mpte);
4065                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
4066         }
4067         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4068         PMAP_UNLOCK(pmap);
4069 }
4070
4071 /*
4072  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
4073  * 1. Current pmap & pmap exists.
4074  * 2. Not wired.
4075  * 3. Read access.
4076  * 4. No page table pages.
4077  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
4078  */
4079
4080 void
4081 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4082 {
4083
4084         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4085         PMAP_LOCK(pmap);
4086         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4087         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4088         PMAP_UNLOCK(pmap);
4089 }
4090
4091 static vm_page_t
4092 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4093     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4094 {
4095         pt_entry_t *pte;
4096         vm_paddr_t pa;
4097         struct spglist free;
4098
4099         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4100             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4101             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4102         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4103         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4104
4105         /*
4106          * In the case that a page table page is not
4107          * resident, we are creating it here.
4108          */
4109         if (pmap != kernel_pmap) {
4110                 u_int ptepindex;
4111                 pd_entry_t ptepa;
4112
4113                 /*
4114                  * Calculate pagetable page index
4115                  */
4116                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4117                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4118                         mpte->wire_count++;
4119                 } else {
4120                         /*
4121                          * Get the page directory entry
4122                          */
4123                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4124
4125                         /*
4126                          * If the page table page is mapped, we just increment
4127                          * the hold count, and activate it.
4128                          */
4129                         if (ptepa) {
4130                                 if (ptepa & PG_PS)
4131                                         return (NULL);
4132                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4133                                 mpte->wire_count++;
4134                         } else {
4135                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4136                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4137                                 if (mpte == NULL)
4138                                         return (mpte);
4139                         }
4140                 }
4141         } else {
4142                 mpte = NULL;
4143         }
4144
4145         sched_pin();
4146         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4147         if (*pte) {
4148                 if (mpte != NULL) {
4149                         mpte->wire_count--;
4150                         mpte = NULL;
4151                 }
4152                 sched_unpin();
4153                 return (mpte);
4154         }
4155
4156         /*
4157          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4158          */
4159         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4160             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4161                 if (mpte != NULL) {
4162                         SLIST_INIT(&free);
4163                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4164                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4165                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4166                         }
4167                         
4168                         mpte = NULL;
4169                 }
4170                 sched_unpin();
4171                 return (mpte);
4172         }
4173
4174         /*
4175          * Increment counters
4176          */
4177         pmap->pm_stats.resident_count++;
4178
4179         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4180 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
4181         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
4182                 pa |= pg_nx;
4183 #endif
4184
4185         /*
4186          * Now validate mapping with RO protection
4187          */
4188         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4189                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
4190         else
4191                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
4192         sched_unpin();
4193         return (mpte);
4194 }
4195
4196 /*
4197  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4198  * to be used for panic dumps.
4199  */
4200 void *
4201 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
4202 {
4203         vm_offset_t va;
4204
4205         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4206         pmap_kenter(va, pa);
4207         invlpg(va);
4208         return ((void *)crashdumpmap);
4209 }
4210
4211 /*
4212  * This code maps large physical mmap regions into the
4213  * processor address space.  Note that some shortcuts
4214  * are taken, but the code works.
4215  */
4216 void
4217 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
4218     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4219 {
4220         pd_entry_t *pde;
4221         vm_paddr_t pa, ptepa;
4222         vm_page_t p;
4223         int pat_mode;
4224
4225         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4226         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4227             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4228         if (pg_ps_enabled &&
4229             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4230                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4231                         return;
4232                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4233                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4234                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4235                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4236
4237                 /*
4238                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4239                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4240                  */
4241                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4242                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4243                         return;
4244
4245                 /*
4246                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4247                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4248                  * memory attributes.
4249                  */
4250                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4251                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4252                     pa += PAGE_SIZE) {
4253                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4254                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4255                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4256                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4257                                 return;
4258                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4259                 }
4260
4261                 /*
4262                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4263                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4264                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4265                  */
4266                 PMAP_LOCK(pmap);
4267                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4268                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4269                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4270                         if (*pde == 0) {
4271                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4272                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4273                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4274                                     PAGE_SIZE;
4275                                 pmap_pde_mappings++;
4276                         }
4277                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4278                         addr += NBPDR;
4279                 }
4280                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4281         }
4282 }
4283
4284 /*
4285  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4286  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4287  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4288  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4289  *
4290  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4291  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4292  */
4293 void
4294 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4295 {
4296         vm_offset_t pdnxt;
4297         pd_entry_t *pde;
4298         pt_entry_t *pte;
4299         boolean_t pv_lists_locked;
4300
4301         if (pmap_is_current(pmap))
4302                 pv_lists_locked = FALSE;
4303         else {
4304                 pv_lists_locked = TRUE;
4305 resume:
4306                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4307                 sched_pin();
4308         }
4309         PMAP_LOCK(pmap);
4310         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4311                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4312                 if (pdnxt < sva)
4313                         pdnxt = eva;
4314                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4315                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4316                         continue;
4317                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4318                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4319                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4320                                     (uintmax_t)*pde);
4321
4322                         /*
4323                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4324                          * demote the mapping and fall through.
4325                          */
4326                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4327                                 /*
4328                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4329                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4330                                  * significant 32 bits.
4331                                  */
4332                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4333                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4334                                     PAGE_SIZE;
4335                                 continue;
4336                         } else {
4337                                 if (!pv_lists_locked) {
4338                                         pv_lists_locked = TRUE;
4339                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4340                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4341                                                 /* Repeat sva. */
4342                                                 goto resume;
4343                                         }
4344                                         sched_pin();
4345                                 }
4346                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4347                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4348                         }
4349                 }
4350                 if (pdnxt > eva)
4351                         pdnxt = eva;
4352                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4353                     sva += PAGE_SIZE) {
4354                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4355                                 continue;
4356                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4357                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4358                                     (uintmax_t)*pte);
4359
4360                         /*
4361                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4362                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4363                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4364                          *
4365                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4366                          */
4367                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4368                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4369                 }
4370         }
4371         if (pv_lists_locked) {
4372                 sched_unpin();
4373                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4374         }
4375         PMAP_UNLOCK(pmap);
4376 }
4377
4378
4379 /*
4380  *      Copy the range specified by src_addr/len
4381  *      from the source map to the range dst_addr/len
4382  *      in the destination map.
4383  *
4384  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4385  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4386  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4387  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4388  *      world.
4389  */
4390
4391 void
4392 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4393     vm_offset_t src_addr)
4394 {
4395         struct spglist free;
4396         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4397         pd_entry_t srcptepaddr;
4398         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4399         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4400         u_int ptepindex;
4401
4402         if (dst_addr != src_addr)
4403                 return;
4404
4405         end_addr = src_addr + len;
4406
4407         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4408         if (dst_pmap < src_pmap) {
4409                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4410                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4411         } else {
4412                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4413                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4414         }
4415         sched_pin();
4416         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4417                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4418                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4419
4420                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4421                 if (pdnxt < addr)
4422                         pdnxt = end_addr;
4423                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4424
4425                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4426                 if (srcptepaddr == 0)
4427                         continue;
4428
4429                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4430                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4431                                 continue;
4432                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4433                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4434                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4435                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4436                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4437                                     ~PG_W;
4438                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4439                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4440                                 pmap_pde_mappings++;
4441                         }
4442                         continue;
4443                 }
4444
4445                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4446                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4447                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4448
4449                 if (pdnxt > end_addr)
4450                         pdnxt = end_addr;
4451
4452                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4453                 while (addr < pdnxt) {
4454                         ptetemp = *src_pte;
4455                         /*
4456                          * we only virtual copy managed pages
4457                          */
4458                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4459                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4460                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4461                                 if (dstmpte == NULL)
4462                                         goto out;
4463                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4464                                 if (*dst_pte == 0 &&
4465                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4466                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4467                                         /*
4468                                          * Clear the wired, modified, and
4469                                          * accessed (referenced) bits
4470                                          * during the copy.
4471                                          */
4472                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4473                                             PG_A);
4474                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4475                                 } else {
4476                                         SLIST_INIT(&free);
4477                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4478                                             &free)) {
4479                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4480                                                     addr);
4481                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4482                                                     true);
4483                                         }
4484                                         goto out;
4485                                 }
4486                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4487                                         break;
4488                         }
4489                         addr += PAGE_SIZE;
4490                         src_pte++;
4491                 }
4492         }
4493 out:
4494         sched_unpin();
4495         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4496         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4497         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4498 }
4499
4500 /*
4501  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4502  */
4503 static __inline void
4504 pagezero(void *page)
4505 {
4506 #if defined(I686_CPU)
4507         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4508                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4509                         sse2_pagezero(page);
4510                 else
4511                         i686_pagezero(page);
4512         } else
4513 #endif
4514                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4515 }
4516
4517 /*
4518  * Zero the specified hardware page.
4519  */
4520 void
4521 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4522 {
4523         pt_entry_t *cmap_pte2;
4524         struct pcpu *pc;
4525
4526         sched_pin();
4527         pc = get_pcpu();
4528         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4529         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4530         if (*cmap_pte2)
4531                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4532         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4533             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4534         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4535         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4536         *cmap_pte2 = 0;
4537
4538         /*
4539          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4540          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4541          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4542          */
4543         sched_unpin();
4544         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4545 }
4546
4547 /*
4548  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4549  * cover an area beyond a single hardware page.
4550  */
4551 void
4552 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4553 {
4554         pt_entry_t *cmap_pte2;
4555         struct pcpu *pc;
4556
4557         sched_pin();
4558         pc = get_pcpu();
4559         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4560         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4561         if (*cmap_pte2)
4562                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4563         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4564             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4565         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4566         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4567                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4568         else
4569                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4570         *cmap_pte2 = 0;
4571         sched_unpin();
4572         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4573 }
4574
4575 /*
4576  * Copy 1 specified hardware page to another.
4577  */
4578 void
4579 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4580 {
4581         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4582         struct pcpu *pc;
4583
4584         sched_pin();
4585         pc = get_pcpu();
4586         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4587         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4588         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4589         if (*cmap_pte1)
4590                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4591         if (*cmap_pte2)
4592                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4593         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4594             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4595         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4596         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4597             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4598         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4599         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4600         *cmap_pte1 = 0;
4601         *cmap_pte2 = 0;
4602         sched_unpin();
4603         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4604 }
4605
4606 int unmapped_buf_allowed = 1;
4607
4608 void
4609 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4610     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4611 {
4612         vm_page_t a_pg, b_pg;
4613         char *a_cp, *b_cp;
4614         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4615         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4616         struct pcpu *pc;
4617         int cnt;
4618
4619         sched_pin();
4620         pc = get_pcpu();
4621         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4622         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4623         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4624         if (*cmap_pte1 != 0)
4625                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4626         if (*cmap_pte2 != 0)
4627                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4628         while (xfersize > 0) {
4629                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4630                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4631                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4632                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4633                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4634                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4635                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4636                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4637                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4638                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4639                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4640                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4641                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4642                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4643                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4644                 a_offset += cnt;
4645                 b_offset += cnt;
4646                 xfersize -= cnt;
4647         }
4648         *cmap_pte1 = 0;
4649         *cmap_pte2 = 0;
4650         sched_unpin();
4651         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4652 }
4653
4654 /*
4655  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4656  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4657  * be changed upwards or downwards in the future; it
4658  * is only necessary that true be returned for a small
4659  * subset of pmaps for proper page aging.
4660  */
4661 boolean_t
4662 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4663 {
4664         struct md_page *pvh;
4665         pv_entry_t pv;
4666         int loops = 0;
4667         boolean_t rv;
4668
4669         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4670             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4671         rv = FALSE;
4672         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4673         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4674                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4675                         rv = TRUE;
4676                         break;
4677                 }
4678                 loops++;
4679                 if (loops >= 16)
4680                         break;
4681         }
4682         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4683                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4684                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4685                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4686                                 rv = TRUE;
4687                                 break;
4688                         }
4689                         loops++;
4690                         if (loops >= 16)
4691                                 break;
4692                 }
4693         }
4694         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4695         return (rv);
4696 }
4697
4698 /*
4699  *      pmap_page_wired_mappings:
4700  *
4701  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4702  *      that are wired.
4703  */
4704 int
4705 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4706 {
4707         int count;
4708
4709         count = 0;
4710         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4711                 return (count);
4712         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4713         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4714         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4715             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4716                 count);
4717         }
4718         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4719         return (count);
4720 }
4721
4722 /*
4723  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4724  *
4725  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4726  */
4727 static int
4728 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4729 {
4730         pmap_t pmap;
4731         pt_entry_t *pte;
4732         pv_entry_t pv;
4733
4734         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4735         sched_pin();
4736         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4737                 pmap = PV_PMAP(pv);
4738                 PMAP_LOCK(pmap);
4739                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4740                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4741                         count++;
4742                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4743         }
4744         sched_unpin();
4745         return (count);
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4750  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4751  */
4752 boolean_t
4753 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4754 {
4755         boolean_t rv;
4756
4757         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4758                 return (FALSE);
4759         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4760         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4761             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4762             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4763         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4764         return (rv);
4765 }
4766
4767 /*
4768  * Remove all pages from specified address space
4769  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4770  * is special cased for current process only, but
4771  * can have the more generic (and slightly slower)
4772  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4773  * in the case of running down an entire address space.
4774  */
4775 void
4776 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4777 {
4778         pt_entry_t *pte, tpte;
4779         vm_page_t m, mpte, mt;
4780         pv_entry_t pv;
4781         struct md_page *pvh;
4782         struct pv_chunk *pc, *npc;
4783         struct spglist free;
4784         int field, idx;
4785         int32_t bit;
4786         uint32_t inuse, bitmask;
4787         int allfree;
4788
4789         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4790                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4791                 return;
4792         }
4793         SLIST_INIT(&free);
4794         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4795         PMAP_LOCK(pmap);
4796         sched_pin();
4797         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4798                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4799                     pc->pc_pmap));
4800                 allfree = 1;
4801                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4802                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4803                         while (inuse != 0) {
4804                                 bit = bsfl(inuse);
4805                                 bitmask = 1UL << bit;
4806                                 idx = field * 32 + bit;
4807                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4808                                 inuse &= ~bitmask;
4809
4810                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4811                                 tpte = *pte;
4812                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4813                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4814                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4815                                 }
4816
4817                                 if (tpte == 0) {
4818                                         printf(
4819                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4820                                             pte, pv->pv_va);
4821                                         panic("bad pte");
4822                                 }
4823
4824 /*
4825  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4826  */
4827                                 if (tpte & PG_W) {
4828                                         allfree = 0;
4829                                         continue;
4830                                 }
4831
4832                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4833                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4834                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4835                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4836                                     (uintmax_t)tpte));
4837
4838                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4839                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4840                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4841                                     (uintmax_t)tpte));
4842
4843                                 pte_clear(pte);
4844
4845                                 /*
4846                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4847                                  */
4848                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4849                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4850                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4851                                                         vm_page_dirty(mt);
4852                                         } else
4853                                                 vm_page_dirty(m);
4854                                 }
4855
4856                                 /* Mark free */
4857                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4858                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4859                                 pv_entry_count--;
4860                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4861                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4862                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4863                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4864                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4865                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4866                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4867                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4868                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4869                                         }
4870                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4871                                         if (mpte != NULL) {
4872                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4873                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4874                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4875                                                 mpte->wire_count = 0;
4876                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4877                                         }
4878                                 } else {
4879                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4880                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4881                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4882                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4883                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4884                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4885                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4886                                         }
4887                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4888                                 }
4889                         }
4890                 }
4891                 if (allfree) {
4892                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4893                         free_pv_chunk(pc);
4894                 }
4895         }
4896         sched_unpin();
4897         pmap_invalidate_all(pmap);
4898         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4899         PMAP_UNLOCK(pmap);
4900         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4901 }
4902
4903 /*
4904  *      pmap_is_modified:
4905  *
4906  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4907  *      in any physical maps.
4908  */
4909 boolean_t
4910 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4911 {
4912         boolean_t rv;
4913
4914         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4915             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4916
4917         /*
4918          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4919          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4920          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4921          */
4922         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4923         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4924                 return (FALSE);
4925         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4926         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4927             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4928             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4929         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4930         return (rv);
4931 }
4932
4933 /*
4934  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4935  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4936  * mappings are supported.
4937  */
4938 static boolean_t
4939 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4940 {
4941         pv_entry_t pv;
4942         pt_entry_t *pte;
4943         pmap_t pmap;
4944         boolean_t rv;
4945
4946         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4947         rv = FALSE;
4948         sched_pin();
4949         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4950                 pmap = PV_PMAP(pv);
4951                 PMAP_LOCK(pmap);
4952                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4953                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4954                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4955                 if (rv)
4956                         break;
4957         }
4958         sched_unpin();
4959         return (rv);
4960 }
4961
4962 /*
4963  *      pmap_is_prefaultable:
4964  *
4965  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4966  *      for prefault.
4967  */
4968 boolean_t
4969 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4970 {
4971         pd_entry_t pde;
4972         boolean_t rv;
4973
4974         rv = FALSE;
4975         PMAP_LOCK(pmap);
4976         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4977         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4978                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4979         PMAP_UNLOCK(pmap);
4980         return (rv);
4981 }
4982
4983 /*
4984  *      pmap_is_referenced:
4985  *
4986  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4987  *      in any physical maps.
4988  */
4989 boolean_t
4990 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4991 {
4992         boolean_t rv;
4993
4994         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4995             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4996         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4997         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4998             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4999             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
5000         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5001         return (rv);
5002 }
5003
5004 /*
5005  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
5006  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
5007  */
5008 static boolean_t
5009 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
5010 {
5011         pv_entry_t pv;
5012         pt_entry_t *pte;
5013         pmap_t pmap;
5014         boolean_t rv;
5015
5016         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
5017         rv = FALSE;
5018         sched_pin();
5019         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
5020                 pmap = PV_PMAP(pv);
5021                 PMAP_LOCK(pmap);
5022                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5023                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
5024                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5025                 if (rv)
5026                         break;
5027         }
5028         sched_unpin();
5029         return (rv);
5030 }
5031
5032 /*
5033  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
5034  */
5035 void
5036 pmap_remove_write(vm_page_t m)
5037 {
5038         struct md_page *pvh;
5039         pv_entry_t next_pv, pv;
5040         pmap_t pmap;
5041         pd_entry_t *pde;
5042         pt_entry_t oldpte, *pte;
5043         vm_offset_t va;
5044
5045         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5046             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
5047
5048         /*
5049          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
5050          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
5051          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
5052          */
5053         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5054         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5055                 return;
5056         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5057         sched_pin();
5058         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5059                 goto small_mappings;
5060         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5061         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5062                 va = pv->pv_va;
5063                 pmap = PV_PMAP(pv);
5064                 PMAP_LOCK(pmap);
5065                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5066                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
5067                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
5068                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5069         }
5070 small_mappings:
5071         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5072                 pmap = PV_PMAP(pv);
5073                 PMAP_LOCK(pmap);
5074                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5075                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
5076                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5077                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5078 retry:
5079                 oldpte = *pte;
5080                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
5081                         /*
5082                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5083                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5084                          * significant 32 bits.
5085                          */
5086                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5087                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5088                                 goto retry;
5089                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5090                                 vm_page_dirty(m);
5091                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5092                 }
5093                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5094         }
5095         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5096         sched_unpin();
5097         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5098 }
5099
5100 /*
5101  *      pmap_ts_referenced:
5102  *
5103  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5104  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5105  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5106  *      reference bits set.
5107  *
5108  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5109  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5110  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5111  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5112  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5113  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5114  *      to pmap_is_modified().
5115  */
5116 int
5117 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
5118 {
5119         struct md_page *pvh;
5120         pv_entry_t pv, pvf;
5121         pmap_t pmap;
5122         pd_entry_t *pde;
5123         pt_entry_t *pte;
5124         vm_paddr_t pa;
5125         int rtval = 0;
5126
5127         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5128             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5129         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5130         pvh = pa_to_pvh(pa);
5131         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5132         sched_pin();
5133         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5134             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5135                 goto small_mappings;
5136         pv = pvf;
5137         do {
5138                 pmap = PV_PMAP(pv);
5139                 PMAP_LOCK(pmap);
5140                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5141                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5142                         /*
5143                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5144                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5145                          * we only update the 4KB page under test.
5146                          */
5147                         vm_page_dirty(m);
5148                 }
5149                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5150                         /*
5151                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5152                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5153                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5154                          * on the physical page number, the virtual superpage
5155                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5156                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5157                          * reference bit will result in clearing that bit.
5158                          * This function is designed to avoid the selection of
5159                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5160                          *
5161                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5162                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5163                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5164                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5165                          * since the superpage is wired, the current state of
5166                          * its reference bit won't affect page replacement.
5167                          */
5168                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5169                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5170                             (*pde & PG_W) == 0) {
5171                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5172                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5173                         }
5174                         rtval++;
5175                 }
5176                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5177                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5178                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5179                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5180                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5181                 }
5182                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5183                         goto out;
5184         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5185 small_mappings:
5186         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5187                 goto out;
5188         pv = pvf;
5189         do {
5190                 pmap = PV_PMAP(pv);
5191                 PMAP_LOCK(pmap);
5192                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5193                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5194                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5195                     m));
5196                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5197                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5198                         vm_page_dirty(m);
5199                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5200                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5201                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5202                         rtval++;
5203                 }
5204                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5205                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5206                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5207                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5208                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5209                 }
5210         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5211             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5212 out:
5213         sched_unpin();
5214         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5215         return (rtval);
5216 }
5217
5218 /*
5219  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5220  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5221  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5222  */
5223 void
5224 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
5225 {
5226         pd_entry_t oldpde, *pde;
5227         pt_entry_t *pte;
5228         vm_offset_t va, pdnxt;
5229         vm_page_t m;
5230         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5231
5232         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5233                 return;
5234         if (pmap_is_current(pmap))
5235                 pv_lists_locked = FALSE;
5236         else {
5237                 pv_lists_locked = TRUE;
5238 resume:
5239                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5240                 sched_pin();
5241         }
5242         anychanged = FALSE;
5243         PMAP_LOCK(pmap);
5244         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5245                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5246                 if (pdnxt < sva)
5247                         pdnxt = eva;
5248                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5249                 oldpde = *pde;
5250                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5251                         continue;
5252                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5253                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5254                                 continue;
5255                         if (!pv_lists_locked) {
5256                                 pv_lists_locked = TRUE;
5257                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5258                                         if (anychanged)
5259                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
5260                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5261                                         goto resume;
5262                                 }
5263                                 sched_pin();
5264                         }
5265                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5266                                 /*
5267                                  * The large page mapping was destroyed.
5268                                  */
5269                                 continue;
5270                         }
5271
5272                         /*
5273                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5274                          * mapping to a single page so that a subsequent
5275                          * access may repromote.  Since the underlying page
5276                          * table page is fully populated, this removal never
5277                          * frees a page table page.
5278                          */
5279                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5280                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5281                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5282                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5283                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5284                                 anychanged = TRUE;
5285                         }
5286                 }
5287                 if (pdnxt > eva)
5288                         pdnxt = eva;
5289                 va = pdnxt;
5290                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5291                     sva += PAGE_SIZE) {
5292                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5293                                 goto maybe_invlrng;
5294                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5295                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5296                                         /*
5297                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5298                                          * can be avoided by making the page
5299                                          * dirty now.
5300                                          */
5301                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5302                                         vm_page_dirty(m);
5303                                 }
5304                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5305                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5306                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5307                         else
5308                                 goto maybe_invlrng;
5309                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5310                                 if (va == pdnxt)
5311                                         va = sva;
5312                         } else
5313                                 anychanged = TRUE;
5314                         continue;
5315 maybe_invlrng:
5316                         if (va != pdnxt) {
5317                                 pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5318                                 va = pdnxt;
5319                         }
5320                 }
5321                 if (va != pdnxt)
5322                         pmap_invalidate_range(pmap, va, sva);
5323         }
5324         if (anychanged)
5325                 pmap_invalidate_all(pmap);
5326         if (pv_lists_locked) {
5327                 sched_unpin();
5328                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5329         }
5330         PMAP_UNLOCK(pmap);
5331 }
5332
5333 /*
5334  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5335  */
5336 void
5337 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5338 {
5339         struct md_page *pvh;
5340         pv_entry_t next_pv, pv;
5341         pmap_t pmap;
5342         pd_entry_t oldpde, *pde;
5343         pt_entry_t oldpte, *pte;
5344         vm_offset_t va;
5345
5346         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5347             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5348         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5349         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5350             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5351
5352         /*
5353          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5354          * If the object containing the page is locked and the page is not
5355          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5356          */
5357         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5358                 return;
5359         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5360         sched_pin();
5361         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5362                 goto small_mappings;
5363         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5364         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5365                 va = pv->pv_va;
5366                 pmap = PV_PMAP(pv);
5367                 PMAP_LOCK(pmap);
5368                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5369                 oldpde = *pde;
5370                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5371                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5372                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5373                                         /*
5374                                          * Write protect the mapping to a
5375                                          * single page so that a subsequent
5376                                          * write access may repromote.
5377                                          */
5378                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5379                                             PG_PS_FRAME);
5380                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5381                                         oldpte = *pte;
5382                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5383                                                 /*
5384                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5385                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5386                                                  * significant 32 bits.
5387                                                  */
5388                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5389                                                     oldpte,
5390                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5391                                                         oldpte = *pte;
5392                                                 vm_page_dirty(m);
5393                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5394                                         }
5395                                 }
5396                         }
5397                 }
5398                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5399         }
5400 small_mappings:
5401         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5402                 pmap = PV_PMAP(pv);
5403                 PMAP_LOCK(pmap);
5404                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5405                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5406                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5407                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5408                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5409                         /*
5410                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5411                          * in size, PG_M is among the least significant
5412                          * 32 bits. 
5413                          */
5414                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5415                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5416                 }
5417                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5418         }
5419         sched_unpin();
5420         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5421 }
5422
5423 /*
5424  * Miscellaneous support routines follow
5425  */
5426
5427 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5428 static __inline void
5429 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5430 {
5431         u_int opte, npte;
5432
5433         /*
5434          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5435          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5436          */
5437         do {
5438                 opte = *(u_int *)pte;
5439                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5440                 npte |= cache_bits;
5441         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5442 }
5443
5444 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5445 static __inline void
5446 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5447 {
5448         u_int opde, npde;
5449
5450         /*
5451          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5452          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5453          */
5454         do {
5455                 opde = *(u_int *)pde;
5456                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5457                 npde |= cache_bits;
5458         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5459 }
5460
5461 /*
5462  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5463  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5464  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5465  * NOT real memory.
5466  */
5467 void *
5468 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5469 {
5470         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5471         vm_offset_t va, offset;
5472         vm_size_t tmpsize;
5473         int i;
5474
5475         offset = pa & PAGE_MASK;
5476         size = round_page(offset + size);
5477         pa = pa & PG_FRAME;
5478
5479         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5480                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5481         else if (!pmap_initialized) {
5482                 va = 0;
5483                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5484                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5485                         if (ppim->va == 0) {
5486                                 ppim->pa = pa;
5487                                 ppim->sz = size;
5488                                 ppim->mode = mode;
5489                                 ppim->va = virtual_avail;
5490                                 virtual_avail += size;
5491                                 va = ppim->va;
5492                                 break;
5493                         }
5494                 }
5495                 if (va == 0)
5496                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5497         } else {
5498                 /*
5499                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5500                  */
5501                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5502                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5503                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5504                             ppim->mode == mode)
5505                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5506                 }
5507                 va = kva_alloc(size);
5508                 if (va == 0)
5509                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5510         }
5511         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5512                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5513         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5514         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5515         return ((void *)(va + offset));
5516 }
5517
5518 void *
5519 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5520 {
5521
5522         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5523 }
5524
5525 void *
5526 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5527 {
5528
5529         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5530 }
5531
5532 void
5533 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5534 {
5535         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5536         vm_offset_t offset;
5537         int i;
5538
5539         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5540                 return;
5541         offset = va & PAGE_MASK;
5542         size = round_page(offset + size);
5543         va = trunc_page(va);
5544         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5545                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5546                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5547                         if (pmap_initialized)
5548                                 return;
5549                         ppim->pa = 0;
5550                         ppim->va = 0;
5551                         ppim->sz = 0;
5552                         ppim->mode = 0;
5553                         if (va + size == virtual_avail)
5554                                 virtual_avail = va;
5555                         return;
5556                 }
5557         }
5558         if (pmap_initialized)
5559                 kva_free(va, size);
5560 }
5561
5562 /*
5563  * Sets the memory attribute for the specified page.
5564  */
5565 void
5566 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5567 {
5568
5569         m->md.pat_mode = ma;
5570         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5571                 return;
5572
5573         /*
5574          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5575          * See pmap_invalidate_cache_range().
5576          *
5577          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5578          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5579          * flushes the cache.
5580          */    
5581         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5582                 return;
5583
5584         /*
5585          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5586          * support self snoop, map the page transient and do
5587          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5588          * pmap_invalidate_cache_range().
5589          */
5590         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5591                 pmap_flush_page(m);
5592 }
5593
5594 static void
5595 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5596 {
5597         pt_entry_t *cmap_pte2;
5598         struct pcpu *pc;
5599         vm_offset_t sva, eva;
5600         bool useclflushopt;
5601
5602         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5603         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5604                 sched_pin();
5605                 pc = get_pcpu();
5606                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5607                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5608                 if (*cmap_pte2)
5609                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5610                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5611                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5612                     0);
5613                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5614                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5615                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5616
5617                 /*
5618                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5619                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5620                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5621                  * any other instruction.
5622                  */
5623                 if (useclflushopt)
5624                         sfence();
5625                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5626                         mfence();
5627                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5628                         if (useclflushopt)
5629                                 clflushopt(sva);
5630                         else
5631                                 clflush(sva);
5632                 }
5633                 if (useclflushopt)
5634                         sfence();
5635                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5636                         mfence();
5637                 *cmap_pte2 = 0;
5638                 sched_unpin();
5639                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5640         } else
5641                 pmap_invalidate_cache();
5642 }
5643
5644 /*
5645  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5646  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5647  * completely contained within either the kernel map.
5648  *
5649  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5650  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5651  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5652  * there was insufficient memory available to complete the change.
5653  */
5654 int
5655 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5656 {
5657         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5658         pd_entry_t *pde;
5659         pt_entry_t *pte;
5660         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5661         boolean_t changed;
5662
5663         base = trunc_page(va);
5664         offset = va & PAGE_MASK;
5665         size = round_page(offset + size);
5666
5667         /*
5668          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5669          */
5670         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5671                 return (EINVAL);
5672
5673         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5674         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5675         changed = FALSE;
5676
5677         /*
5678          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5679          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5680          */
5681         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5682         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5683                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5684                 if (*pde == 0) {
5685                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5686                         return (EINVAL);
5687                 }
5688                 if (*pde & PG_PS) {
5689                         /*
5690                          * If the current 2/4MB page already has
5691                          * the required memory type, then we need not
5692                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5693                          * the next 2/4MB page frame.
5694                          */
5695                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5696                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5697                                 continue;
5698                         }
5699
5700                         /*
5701                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5702                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5703                          * within the range, then we need not break
5704                          * down this page into 4KB pages.
5705                          */
5706                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5707                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5708                                 tmpva += NBPDR;
5709                                 continue;
5710                         }
5711                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5712                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5713                                 return (ENOMEM);
5714                         }
5715                 }
5716                 pte = vtopte(tmpva);
5717                 if (*pte == 0) {
5718                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5719                         return (EINVAL);
5720                 }
5721                 tmpva += PAGE_SIZE;
5722         }
5723         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5724
5725         /*
5726          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5727          * cache mode if required.
5728          */
5729         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5730                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5731                 if (*pde & PG_PS) {
5732                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5733                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5734                                 changed = TRUE;
5735                         }
5736                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5737                 } else {
5738                         pte = vtopte(tmpva);
5739                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5740                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5741                                 changed = TRUE;
5742                         }
5743                         tmpva += PAGE_SIZE;
5744                 }
5745         }
5746
5747         /*
5748          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5749          * shouldn't be, etc.
5750          */
5751         if (changed) {
5752                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5753                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5754         }
5755         return (0);
5756 }
5757
5758 /*
5759  * perform the pmap work for mincore
5760  */
5761 int
5762 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5763 {
5764         pd_entry_t pde;
5765         pt_entry_t pte;
5766         vm_paddr_t pa;
5767         int val;
5768
5769         PMAP_LOCK(pmap);
5770 retry:
5771         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5772         if (pde != 0) {
5773                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5774                         pte = pde;
5775                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5776                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5777                             PG_FRAME;
5778                         val = MINCORE_SUPER;
5779                 } else {
5780                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5781                         pa = pte & PG_FRAME;
5782                         val = 0;
5783                 }
5784         } else {
5785                 pte = 0;
5786                 pa = 0;
5787                 val = 0;
5788         }
5789         if ((pte & PG_V) != 0) {
5790                 val |= MINCORE_INCORE;
5791                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5792                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5793                 if ((pte & PG_A) != 0)
5794                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5795         }
5796         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5797             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5798             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5799                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5800                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5801                         goto retry;
5802         } else
5803                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5804         PMAP_UNLOCK(pmap);
5805         return (val);
5806 }
5807
5808 void
5809 pmap_activate(struct thread *td)
5810 {
5811         pmap_t  pmap, oldpmap;
5812         u_int   cpuid;
5813         u_int32_t  cr3;
5814
5815         critical_enter();
5816         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5817         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5818         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5819 #if defined(SMP)
5820         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5821         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5822 #else
5823         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5824         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5825 #endif
5826 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5827         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5828 #else
5829         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5830 #endif
5831         /*
5832          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5833          */
5834         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5835         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5836         critical_exit();
5837 }
5838
5839 void
5840 pmap_activate_boot(pmap_t pmap)
5841 {
5842         u_int cpuid;
5843
5844         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5845 #if defined(SMP)
5846         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5847 #else
5848         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5849 #endif
5850         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5851 }
5852
5853 void
5854 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5855 {
5856 }
5857
5858 /*
5859  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5860  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5861  */
5862 void
5863 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5864     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5865 {
5866         vm_offset_t superpage_offset;
5867
5868         if (size < NBPDR)
5869                 return;
5870         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5871                 offset += ptoa(object->pg_color);
5872         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5873         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5874             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5875                 return;
5876         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5877                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5878         else
5879                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5880 }
5881
5882 vm_offset_t
5883 pmap_quick_enter_page(vm_page_t m)
5884 {
5885         vm_offset_t qaddr;
5886         pt_entry_t *pte;
5887
5888         critical_enter();
5889         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5890         pte = vtopte(qaddr);
5891
5892         KASSERT(*pte == 0, ("pmap_quick_enter_page: PTE busy"));
5893         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5894             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5895         invlpg(qaddr);
5896
5897         return (qaddr);
5898 }
5899
5900 void
5901 pmap_quick_remove_page(vm_offset_t addr)
5902 {
5903         vm_offset_t qaddr;
5904         pt_entry_t *pte;
5905
5906         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5907         pte = vtopte(qaddr);
5908
5909         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5910         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5911
5912         *pte = 0;
5913         critical_exit();
5914 }
5915
5916 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5917 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5918 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5919
5920 static int
5921 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5922     vmem_addr_t *addrp)
5923 {
5924         vm_page_t m;
5925         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5926         pt_entry_t *trm_pte;
5927
5928         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5929         size = round_page(size) + trm_guard;
5930         for (;;) {
5931                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5932                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5933                         return (ENOMEM);
5934                 addr = prev_addr + size;
5935                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5936                         break;
5937         }
5938         prev_addr += trm_guard;
5939         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5940         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5941                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5942                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5943                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5944                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5945                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5946         }
5947         *addrp = prev_addr;
5948         return (0);
5949 }
5950
5951 static
5952 void pmap_init_trm(void)
5953 {
5954         vm_page_t pd_m;
5955
5956         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5957         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5958                 trm_guard = 0;
5959         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5960         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5961         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5962             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5963         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5964                 pmap_zero_page(pd_m);
5965         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5966             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5967 }
5968
5969 void *
5970 pmap_trm_alloc(size_t size, int flags)
5971 {
5972         vmem_addr_t res;
5973         int error;
5974
5975         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5976         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5977             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5978         if (error != 0)
5979                 return (NULL);
5980         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5981                 bzero((void *)res, size);
5982         return ((void *)res);
5983 }
5984
5985 void
5986 pmap_trm_free(void *addr, size_t size)
5987 {
5988
5989         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5990 }
5991
5992 #if defined(PMAP_DEBUG)
5993 pmap_pid_dump(int pid)
5994 {
5995         pmap_t pmap;
5996         struct proc *p;
5997         int npte = 0;
5998         int index;
5999
6000         sx_slock(&allproc_lock);
6001         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
6002                 if (p->p_pid != pid)
6003                         continue;
6004
6005                 if (p->p_vmspace) {
6006                         int i,j;
6007                         index = 0;
6008                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
6009                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
6010                                 pd_entry_t *pde;
6011                                 pt_entry_t *pte;
6012                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
6013                                 
6014                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
6015                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
6016                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
6017                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
6018                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
6019                                                         if (index) {
6020                                                                 index = 0;
6021                                                                 printf("\n");
6022                                                         }
6023                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
6024                                                         return (npte);
6025                                                 }
6026                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
6027                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
6028                                                         pt_entry_t pa;
6029                                                         vm_page_t m;
6030                                                         pa = *pte;
6031                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
6032                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
6033                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
6034                                                         npte++;
6035                                                         index++;
6036                                                         if (index >= 2) {
6037                                                                 index = 0;
6038                                                                 printf("\n");
6039                                                         } else {
6040                                                                 printf(" ");
6041                                                         }
6042                                                 }
6043                                         }
6044                                 }
6045                         }
6046                 }
6047         }
6048         sx_sunlock(&allproc_lock);
6049         return (npte);
6050 }
6051 #endif