]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
MFV r267565:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_radix.h>
137 #include <vm/vm_reserv.h>
138 #include <vm/uma.h>
139
140 #ifdef DEV_APIC
141 #include <sys/bus.h>
142 #include <machine/intr_machdep.h>
143 #include <x86/apicvar.h>
144 #endif
145 #include <machine/cpu.h>
146 #include <machine/cputypes.h>
147 #include <machine/md_var.h>
148 #include <machine/pcb.h>
149 #include <machine/specialreg.h>
150 #ifdef SMP
151 #include <machine/smp.h>
152 #endif
153
154 #ifdef XBOX
155 #include <machine/xbox.h>
156 #endif
157
158 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
159 #define CPU_ENABLE_SSE
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 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
203 static struct pmaplist allpmaps;
204 static struct mtx allpmaps_lock;
205
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 static int nkpt = NKPT;
212 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
213 extern u_int32_t KERNend;
214 extern u_int32_t KPTphys;
215
216 #ifdef PAE
217 pt_entry_t pg_nx;
218 static uma_zone_t pdptzone;
219 #endif
220
221 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
222
223 static int pat_works = 1;
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
229     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
235
236 /*
237  * Data for the pv entry allocation mechanism
238  */
239 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
240 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
241 static struct md_page *pv_table;
242 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
243
244 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
245 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
246 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
247
248 /*
249  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
250  */
251 struct sysmaps {
252         struct  mtx lock;
253         pt_entry_t *CMAP1;
254         pt_entry_t *CMAP2;
255         caddr_t CADDR1;
256         caddr_t CADDR2;
257 };
258 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
259 pt_entry_t *CMAP3;
260 static pd_entry_t *KPTD;
261 caddr_t ptvmmap = 0;
262 caddr_t CADDR3;
263 struct msgbuf *msgbufp = 0;
264
265 /*
266  * Crashdump maps.
267  */
268 static caddr_t crashdumpmap;
269
270 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
271 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
272 #ifdef SMP
273 static int PMAP1cpu;
274 static int PMAP1changedcpu;
275 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
276            &PMAP1changedcpu, 0,
277            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
278 #endif
279 static int PMAP1changed;
280 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
281            &PMAP1changed, 0,
282            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
283 static int PMAP1unchanged;
284 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
285            &PMAP1unchanged, 0,
286            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
287 static struct mtx PMAP2mutex;
288
289 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
290 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
291 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
292 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
293 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
296 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
297                     vm_offset_t va);
298 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
299
300 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
301 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
302     vm_prot_t prot);
303 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
304     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
306 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
307 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
308 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
309 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
310 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
311 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
312 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
313 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
314 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
316     vm_prot_t prot);
317 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
318 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
319     struct spglist *free);
320 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
321     struct spglist *free);
322 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
323 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
324     struct spglist *free);
325 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
326                                         vm_offset_t va);
327 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
328 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
329     vm_page_t m);
330 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
331     pd_entry_t newpde);
332 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
333
334 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
335
336 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags);
337 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
338 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
339 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
340 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
341 #ifdef PAE
342 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
343 #endif
344 static void pmap_set_pg(void);
345
346 static __inline void pagezero(void *page);
347
348 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
349 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
350
351 /*
352  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
353  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
354  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
355  */
356 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
357
358 /*
359  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
360  *
361  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
362  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
363  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
364  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
365  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
366  *      (physical) address starting relative to 0]
367  */
368 void
369 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
370 {
371         vm_offset_t va;
372         pt_entry_t *pte, *unused;
373         struct sysmaps *sysmaps;
374         int i;
375
376         /*
377          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
378          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
379          * address space, because locore may not have mapped every physical
380          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
381          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
382          */
383         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
384
385         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
386
387         /*
388          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
389          */
390         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
391         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
392 #ifdef PAE
393         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
394 #endif
395         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
396         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
397
398         /*
399          * Initialize the global pv list lock.
400          */
401         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
402
403         LIST_INIT(&allpmaps);
404
405         /*
406          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
407          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
408          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
409          * being changed.
410          */
411         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
412         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
413         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
414         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
415
416         /*
417          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
418          * mapping of pages.
419          */
420 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
421         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
422
423         va = virtual_avail;
424         pte = vtopte(va);
425
426         /*
427          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
428          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
429          */
430         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
431                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
432                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
433                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
434                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
435         }
436         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
437
438         /*
439          * Crashdump maps.
440          */
441         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
442
443         /*
444          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
445          */
446         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
447
448         /*
449          * msgbufp is used to map the system message buffer.
450          */
451         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
452
453         /*
454          * KPTmap is used by pmap_kextract().
455          *
456          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
457          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
458          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
459          */
460         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
461
462         for (i = 0; i < NKPT; i++)
463                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
464
465         /*
466          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
467          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
468          */
469         KPTD -= KPTDI;
470         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
471
472         /*
473          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
474          * respectively.
475          */
476         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
477         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
478
479         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
480
481         virtual_avail = va;
482
483         /*
484          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
485          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
486          * mapping must not have PG_G set. 
487          */
488 #ifdef XBOX
489         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
490          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
491          * Better fixes are very welcome! */
492         if (!arch_i386_is_xbox)
493 #endif
494         for (i = 1; i < NKPT; i++)
495                 PTD[i] = 0;
496
497         /* Initialize the PAT MSR if present. */
498         pmap_init_pat();
499
500         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
501         pmap_set_pg();
502 }
503
504 /*
505  * Setup the PAT MSR.
506  */
507 void
508 pmap_init_pat(void)
509 {
510         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
511         uint64_t pat_msr;
512         u_long cr0, cr4;
513         int i;
514
515         /* Set default PAT index table. */
516         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
517                 pat_table[i] = -1;
518         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
519         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
520         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
521         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
522         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
523         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
524
525         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
526         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
527                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
528                         pat_index[i] = pat_table[i];
529                 pat_works = 0;
530                 return;
531         }
532
533         /*
534          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
535          * PAT entries.
536          *
537          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
538          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
539          * or Mode C Paging)
540          *
541          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
542          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
543          */
544         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
545             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
546                 pat_works = 0;
547
548         /* Initialize default PAT entries. */
549         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
550             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
551             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
552             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
553             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
554             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
555             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
556             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
557
558         if (pat_works) {
559                 /*
560                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
561                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
562                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
563                  */
564                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
565                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
566                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
567                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
568                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
569                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
570         } else {
571                 /*
572                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
573                  */
574                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
575                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
576                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
577         }
578
579         /* Disable PGE. */
580         cr4 = rcr4();
581         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
582
583         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
584         cr0 = rcr0();
585         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
586
587         /* Flushes caches and TLBs. */
588         wbinvd();
589         invltlb();
590
591         /* Update PAT and index table. */
592         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
593         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
594                 pat_index[i] = pat_table[i];
595
596         /* Flush caches and TLBs again. */
597         wbinvd();
598         invltlb();
599
600         /* Restore caches and PGE. */
601         load_cr0(cr0);
602         load_cr4(cr4);
603 }
604
605 /*
606  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
607  */
608 static void
609 pmap_set_pg(void)
610 {
611         pt_entry_t *pte;
612         vm_offset_t va, endva;
613
614         if (pgeflag == 0)
615                 return;
616
617         endva = KERNBASE + KERNend;
618
619         if (pseflag) {
620                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
621                 while (va  < endva) {
622                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
623                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
624                         va += NBPDR;
625                 }
626         } else {
627                 va = (vm_offset_t)btext;
628                 while (va < endva) {
629                         pte = vtopte(va);
630                         if (*pte)
631                                 *pte |= pgeflag;
632                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
633                         va += PAGE_SIZE;
634                 }
635         }
636 }
637
638 /*
639  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
640  */
641 void
642 pmap_page_init(vm_page_t m)
643 {
644
645         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
646         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
647 }
648
649 #ifdef PAE
650 static void *
651 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
652 {
653
654         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
655         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
656         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
657             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
658 }
659 #endif
660
661 /*
662  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
663  * Requirements:
664  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
665  *    are ever set, PG_V in particular.
666  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
667  *    on PAE systems.  This should be ok.
668  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
669  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
670  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
671  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
672  */
673 static vm_offset_t
674 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
675 {
676         pt_entry_t *pte;
677         vm_offset_t va;
678
679         va = *head;
680         if (va == 0)
681                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
682         pte = vtopte(va);
683         *head = *pte;
684         if (*head & PG_V)
685                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
686         *pte = 0;
687         return (va);
688 }
689
690 static void
691 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
692 {
693         pt_entry_t *pte;
694
695         if (va & PG_V)
696                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
697         pte = vtopte(va);
698         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
699         *head = va;
700 }
701
702 static void
703 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
704 {
705         int i;
706         vm_offset_t va;
707
708         *head = 0;
709         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
710                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
711                 pmap_ptelist_free(head, va);
712         }
713 }
714
715
716 /*
717  *      Initialize the pmap module.
718  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
719  *      system needs to map virtual memory.
720  */
721 void
722 pmap_init(void)
723 {
724         vm_page_t mpte;
725         vm_size_t s;
726         int i, pv_npg;
727
728         /*
729          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
730          * page table pages.
731          */ 
732         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
733                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
734                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
735                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
736                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
737                 mpte->pindex = i + KPTDI;
738                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
739         }
740
741         /*
742          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
743          * high water mark so that the system can recover from excessive
744          * numbers of pv entries.
745          */
746         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
747         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
748         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
749         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
750         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
751
752         /*
753          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
754          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
755          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
756          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
757          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
758          * include at least one feature that is only supported by older Intel
759          * or newer AMD processors.
760          */
761         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
762             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
763             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
764             AMDID2_FMA4)) == 0)
765                 workaround_erratum383 = 1;
766
767         /*
768          * Are large page mappings supported and enabled?
769          */
770         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
771         if (pseflag == 0)
772                 pg_ps_enabled = 0;
773         else if (pg_ps_enabled) {
774                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
775                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
776                 pagesizes[1] = NBPDR;
777         }
778
779         /*
780          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
781          */
782         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
783         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
784
785         /*
786          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
787          */
788         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
789         s = round_page(s);
790         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
791             M_WAITOK | M_ZERO);
792         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
793                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
794
795         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
796         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
797         if (pv_chunkbase == NULL)
798                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
799         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
800 #ifdef PAE
801         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
802             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
803             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
804         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
805 #endif
806 }
807
808
809 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
810         "Max number of PV entries");
811 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
812         "Page share factor per proc");
813
814 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
815     "2/4MB page mapping counters");
816
817 static u_long pmap_pde_demotions;
818 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
819     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
820
821 static u_long pmap_pde_mappings;
822 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
823     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
824
825 static u_long pmap_pde_p_failures;
826 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
827     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
828
829 static u_long pmap_pde_promotions;
830 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
831     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
832
833 /***************************************************
834  * Low level helper routines.....
835  ***************************************************/
836
837 /*
838  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
839  * caching mode.
840  */
841 int
842 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
843 {
844         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
845
846         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
847                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
848
849         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
850         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
851
852         /* Map the caching mode to a PAT index. */
853         pat_idx = pat_index[mode];
854
855         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
856         cache_bits = 0;
857         if (pat_idx & 0x4)
858                 cache_bits |= pat_flag;
859         if (pat_idx & 0x2)
860                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
861         if (pat_idx & 0x1)
862                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
863         return (cache_bits);
864 }
865
866 /*
867  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
868  */
869 static void
870 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
871 {
872         pd_entry_t *pde;
873         pmap_t pmap;
874         boolean_t PTD_updated;
875
876         PTD_updated = FALSE;
877         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
878         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
879                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
880                     PG_FRAME))
881                         PTD_updated = TRUE;
882                 pde = pmap_pde(pmap, va);
883                 pde_store(pde, newpde);
884         }
885         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
886         KASSERT(PTD_updated,
887             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
888 }
889
890 /*
891  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
892  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
893  * calling processor's TLB is affected.
894  *
895  * The calling thread must be pinned to a processor.
896  */
897 static void
898 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
899 {
900         u_long cr4;
901
902         if ((newpde & PG_PS) == 0)
903                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
904                 invlpg(va);
905         else if ((newpde & PG_G) == 0)
906                 /*
907                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
908                  * because there are too many to flush individually.
909                  */
910                 invltlb();
911         else {
912                 /*
913                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
914                  * including any global (PG_G) mappings.
915                  */
916                 cr4 = rcr4();
917                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
918                 /*
919                  * Although preemption at this point could be detrimental to
920                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
921                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
922                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
923                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
924                  */
925                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
926         }
927 }
928 #ifdef SMP
929 /*
930  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
931  *
932  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
933  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
934  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
935  * processor could cache an old, pre-update entry without being
936  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
937  * active on another processor after its pm_active field is checked by
938  * one of the following functions but before a store updating the page
939  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
940  * processor before its pm_active field is checked but due to
941  * speculative loads one of the following functions stills reads the
942  * pmap as inactive on the other processor.
943  * 
944  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
945  * immutable.  The kernel page table is always active on every
946  * processor.
947  */
948 void
949 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
950 {
951         cpuset_t other_cpus;
952         u_int cpuid;
953
954         sched_pin();
955         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
956                 invlpg(va);
957                 smp_invlpg(va);
958         } else {
959                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
960                 other_cpus = all_cpus;
961                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
962                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
963                         invlpg(va);
964                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
965                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
966                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
967         }
968         sched_unpin();
969 }
970
971 void
972 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
973 {
974         cpuset_t other_cpus;
975         vm_offset_t addr;
976         u_int cpuid;
977
978         sched_pin();
979         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
980                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
981                         invlpg(addr);
982                 smp_invlpg_range(sva, eva);
983         } else {
984                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
985                 other_cpus = all_cpus;
986                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
987                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
988                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
989                                 invlpg(addr);
990                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
991                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
992                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
993         }
994         sched_unpin();
995 }
996
997 void
998 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
999 {
1000         cpuset_t other_cpus;
1001         u_int cpuid;
1002
1003         sched_pin();
1004         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1005                 invltlb();
1006                 smp_invltlb();
1007         } else {
1008                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1009                 other_cpus = all_cpus;
1010                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1011                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1012                         invltlb();
1013                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1014                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1015                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1016         }
1017         sched_unpin();
1018 }
1019
1020 void
1021 pmap_invalidate_cache(void)
1022 {
1023
1024         sched_pin();
1025         wbinvd();
1026         smp_cache_flush();
1027         sched_unpin();
1028 }
1029
1030 struct pde_action {
1031         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1032         vm_offset_t va;
1033         pd_entry_t *pde;
1034         pd_entry_t newpde;
1035         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1036 };
1037
1038 static void
1039 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1040 {
1041         struct pde_action *act = arg;
1042         pd_entry_t *pde;
1043         pmap_t pmap;
1044
1045         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1046
1047                 /*
1048                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1049                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1050                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1051                  */
1052                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1053                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1054                         pde_store(pde, act->newpde);
1055                 }
1056         }
1057 }
1058
1059 static void
1060 pmap_update_pde_user(void *arg)
1061 {
1062         struct pde_action *act = arg;
1063
1064         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1065                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1066 }
1067
1068 static void
1069 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1070 {
1071         struct pde_action *act = arg;
1072
1073         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1074                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1079  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1080  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1081  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1082  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1083  * hardware error.
1084  */
1085 static void
1086 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1087 {
1088         struct pde_action act;
1089         cpuset_t active, other_cpus;
1090         u_int cpuid;
1091
1092         sched_pin();
1093         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1094         other_cpus = all_cpus;
1095         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1096         if (pmap == kernel_pmap)
1097                 active = all_cpus;
1098         else
1099                 active = pmap->pm_active;
1100         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1101                 act.store = cpuid;
1102                 act.invalidate = active;
1103                 act.va = va;
1104                 act.pde = pde;
1105                 act.newpde = newpde;
1106                 CPU_SET(cpuid, &active);
1107                 smp_rendezvous_cpus(active,
1108                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1109                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1110                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1111         } else {
1112                 if (pmap == kernel_pmap)
1113                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1114                 else
1115                         pde_store(pde, newpde);
1116                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1117                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1118         }
1119         sched_unpin();
1120 }
1121 #else /* !SMP */
1122 /*
1123  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1124  * We inline these within pmap.c for speed.
1125  */
1126 PMAP_INLINE void
1127 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1128 {
1129
1130         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1131                 invlpg(va);
1132 }
1133
1134 PMAP_INLINE void
1135 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1136 {
1137         vm_offset_t addr;
1138
1139         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1140                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1141                         invlpg(addr);
1142 }
1143
1144 PMAP_INLINE void
1145 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1146 {
1147
1148         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1149                 invltlb();
1150 }
1151
1152 PMAP_INLINE void
1153 pmap_invalidate_cache(void)
1154 {
1155
1156         wbinvd();
1157 }
1158
1159 static void
1160 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1161 {
1162
1163         if (pmap == kernel_pmap)
1164                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1165         else
1166                 pde_store(pde, newpde);
1167         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1168                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1169 }
1170 #endif /* !SMP */
1171
1172 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1173
1174 void
1175 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1176 {
1177
1178         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1179             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1180         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1181             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1182
1183         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1184                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1185         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1186             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1187
1188 #ifdef DEV_APIC
1189                 /*
1190                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1191                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1192                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1193                  * don't need to flush for that range anyway.
1194                  */
1195                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1196                         return;
1197 #endif
1198                 /*
1199                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1200                  * instruction to insure that previous stores are
1201                  * included in the write-back.  The processor
1202                  * propagates flush to other processors in the cache
1203                  * coherence domain.
1204                  */
1205                 mfence();
1206                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1207                         clflush(sva);
1208                 mfence();
1209         } else {
1210
1211                 /*
1212                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1213                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1214                  * Globally invalidate cache.
1215                  */
1216                 pmap_invalidate_cache();
1217         }
1218 }
1219
1220 void
1221 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1222 {
1223         int i;
1224
1225         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1226             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1227                 pmap_invalidate_cache();
1228         } else {
1229                 for (i = 0; i < count; i++)
1230                         pmap_flush_page(pages[i]);
1231         }
1232 }
1233
1234 /*
1235  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1236  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1237  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1238  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1239  */
1240 static __inline int
1241 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1242 {
1243
1244         return (pmap == kernel_pmap ||
1245             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1246             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1247 }
1248
1249 /*
1250  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1251  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1252  */
1253 pt_entry_t *
1254 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1255 {
1256         pd_entry_t newpf;
1257         pd_entry_t *pde;
1258
1259         pde = pmap_pde(pmap, va);
1260         if (*pde & PG_PS)
1261                 return (pde);
1262         if (*pde != 0) {
1263                 /* are we current address space or kernel? */
1264                 if (pmap_is_current(pmap))
1265                         return (vtopte(va));
1266                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1267                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1268                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1269                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1270                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1271                 }
1272                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1273         }
1274         return (NULL);
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1279  * being NULL.
1280  */
1281 static __inline void
1282 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1283 {
1284
1285         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1286                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1287 }
1288
1289 static __inline void
1290 invlcaddr(void *caddr)
1291 {
1292
1293         invlpg((u_int)caddr);
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1298  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1299  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1300  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1301  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1302  *
1303  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1304  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1305  */
1306 static pt_entry_t *
1307 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1308 {
1309         pd_entry_t newpf;
1310         pd_entry_t *pde;
1311
1312         pde = pmap_pde(pmap, va);
1313         if (*pde & PG_PS)
1314                 return (pde);
1315         if (*pde != 0) {
1316                 /* are we current address space or kernel? */
1317                 if (pmap_is_current(pmap))
1318                         return (vtopte(va));
1319                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1320                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1321                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1322                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1323                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1324 #ifdef SMP
1325                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1326 #endif
1327                         invlcaddr(PADDR1);
1328                         PMAP1changed++;
1329                 } else
1330 #ifdef SMP
1331                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1332                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1333                         invlcaddr(PADDR1);
1334                         PMAP1changedcpu++;
1335                 } else
1336 #endif
1337                         PMAP1unchanged++;
1338                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1339         }
1340         return (0);
1341 }
1342
1343 /*
1344  *      Routine:        pmap_extract
1345  *      Function:
1346  *              Extract the physical page address associated
1347  *              with the given map/virtual_address pair.
1348  */
1349 vm_paddr_t 
1350 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1351 {
1352         vm_paddr_t rtval;
1353         pt_entry_t *pte;
1354         pd_entry_t pde;
1355
1356         rtval = 0;
1357         PMAP_LOCK(pmap);
1358         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1359         if (pde != 0) {
1360                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1361                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1362                 else {
1363                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1364                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1365                         pmap_pte_release(pte);
1366                 }
1367         }
1368         PMAP_UNLOCK(pmap);
1369         return (rtval);
1370 }
1371
1372 /*
1373  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1374  *      Function:
1375  *              Atomically extract and hold the physical page
1376  *              with the given pmap and virtual address pair
1377  *              if that mapping permits the given protection.
1378  */
1379 vm_page_t
1380 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1381 {
1382         pd_entry_t pde;
1383         pt_entry_t pte, *ptep;
1384         vm_page_t m;
1385         vm_paddr_t pa;
1386
1387         pa = 0;
1388         m = NULL;
1389         PMAP_LOCK(pmap);
1390 retry:
1391         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1392         if (pde != 0) {
1393                 if (pde & PG_PS) {
1394                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1395                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1396                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1397                                         goto retry;
1398                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1399                                     (va & PDRMASK));
1400                                 vm_page_hold(m);
1401                         }
1402                 } else {
1403                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1404                         pte = *ptep;
1405                         pmap_pte_release(ptep);
1406                         if (pte != 0 &&
1407                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1408                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1409                                     &pa))
1410                                         goto retry;
1411                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1412                                 vm_page_hold(m);
1413                         }
1414                 }
1415         }
1416         PA_UNLOCK_COND(pa);
1417         PMAP_UNLOCK(pmap);
1418         return (m);
1419 }
1420
1421 /***************************************************
1422  * Low level mapping routines.....
1423  ***************************************************/
1424
1425 /*
1426  * Add a wired page to the kva.
1427  * Note: not SMP coherent.
1428  *
1429  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1430  */
1431 PMAP_INLINE void 
1432 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1433 {
1434         pt_entry_t *pte;
1435
1436         pte = vtopte(va);
1437         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1438 }
1439
1440 static __inline void
1441 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1442 {
1443         pt_entry_t *pte;
1444
1445         pte = vtopte(va);
1446         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1447 }
1448
1449 /*
1450  * Remove a page from the kernel pagetables.
1451  * Note: not SMP coherent.
1452  *
1453  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1454  */
1455 PMAP_INLINE void
1456 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1457 {
1458         pt_entry_t *pte;
1459
1460         pte = vtopte(va);
1461         pte_clear(pte);
1462 }
1463
1464 /*
1465  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1466  *      virtual address space.
1467  *
1468  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1469  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1470  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1471  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1472  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1473  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1474  *      region.
1475  */
1476 vm_offset_t
1477 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1478 {
1479         vm_offset_t va, sva;
1480         vm_paddr_t superpage_offset;
1481         pd_entry_t newpde;
1482
1483         va = *virt;
1484         /*
1485          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1486          * least one superpage mapping to be created?
1487          */ 
1488         superpage_offset = start & PDRMASK;
1489         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1490                 /*
1491                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1492                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1493                  */
1494                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1495                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1496                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1497                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1498         }
1499         sva = va;
1500         while (start < end) {
1501                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1502                     pseflag) {
1503                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1504                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1505                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1506                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1507                         va += NBPDR;
1508                         start += NBPDR;
1509                 } else {
1510                         pmap_kenter(va, start);
1511                         va += PAGE_SIZE;
1512                         start += PAGE_SIZE;
1513                 }
1514         }
1515         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1516         *virt = va;
1517         return (sva);
1518 }
1519
1520
1521 /*
1522  * Add a list of wired pages to the kva
1523  * this routine is only used for temporary
1524  * kernel mappings that do not need to have
1525  * page modification or references recorded.
1526  * Note that old mappings are simply written
1527  * over.  The page *must* be wired.
1528  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1529  */
1530 void
1531 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1532 {
1533         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1534         vm_page_t m;
1535
1536         oldpte = 0;
1537         pte = vtopte(sva);
1538         endpte = pte + count;
1539         while (pte < endpte) {
1540                 m = *ma++;
1541                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1542                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1543                         oldpte |= *pte;
1544                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1545                 }
1546                 pte++;
1547         }
1548         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1549                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1550                     PAGE_SIZE);
1551 }
1552
1553 /*
1554  * This routine tears out page mappings from the
1555  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1556  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1557  */
1558 void
1559 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1560 {
1561         vm_offset_t va;
1562
1563         va = sva;
1564         while (count-- > 0) {
1565                 pmap_kremove(va);
1566                 va += PAGE_SIZE;
1567         }
1568         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1569 }
1570
1571 /***************************************************
1572  * Page table page management routines.....
1573  ***************************************************/
1574 static __inline void
1575 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1576 {
1577         vm_page_t m;
1578
1579         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1580                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1581                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1582                 vm_page_free_toq(m);
1583         }
1584 }
1585
1586 /*
1587  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1588  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1589  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1590  */
1591 static __inline void
1592 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1593     boolean_t set_PG_ZERO)
1594 {
1595
1596         if (set_PG_ZERO)
1597                 m->flags |= PG_ZERO;
1598         else
1599                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1600         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1605  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1606  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1607  * ordered by this virtual address range.
1608  */
1609 static __inline int
1610 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1611 {
1612
1613         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1614         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1615 }
1616
1617 /*
1618  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1619  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1620  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1621  */
1622 static __inline vm_page_t
1623 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1624 {
1625
1626         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1627         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1628 }
1629
1630 /*
1631  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1632  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1633  * the pmap's collection.
1634  */
1635 static __inline void
1636 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1637 {
1638
1639         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1640         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1641 }
1642
1643 /*
1644  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1645  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1646  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1647  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1648  */
1649 static inline boolean_t
1650 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1651 {
1652
1653         --m->wire_count;
1654         if (m->wire_count == 0) {
1655                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1656                 return (TRUE);
1657         } else
1658                 return (FALSE);
1659 }
1660
1661 static void
1662 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1663 {
1664         vm_offset_t pteva;
1665
1666         /*
1667          * unmap the page table page
1668          */
1669         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1670         --pmap->pm_stats.resident_count;
1671
1672         /*
1673          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1674          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1675          * down is begun.
1676          */
1677         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1678
1679         /*
1680          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1681          * take effect immediately.
1682          */
1683         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1684         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1685
1686         /* 
1687          * Put page on a list so that it is released after
1688          * *ALL* TLB shootdown is done
1689          */
1690         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1691 }
1692
1693 /*
1694  * After removing a page table entry, this routine is used to
1695  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1696  */
1697 static int
1698 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1699 {
1700         pd_entry_t ptepde;
1701         vm_page_t mpte;
1702
1703         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1704                 return (0);
1705         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1706         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1707         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1708 }
1709
1710 /*
1711  * Initialize the pmap for the swapper process.
1712  */
1713 void
1714 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1715 {
1716
1717         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1718         /*
1719          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1720          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1721          * not need to be inserted into that list.
1722          */
1723         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1724 #ifdef PAE
1725         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1726 #endif
1727         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1728         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1729         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1730         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1731         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1736  * such as one in a vmspace structure.
1737  */
1738 int
1739 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1740 {
1741         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1742         vm_paddr_t pa;
1743         int i;
1744
1745         /*
1746          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1747          * page directory table.
1748          */
1749         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1750                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1751                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1752                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1753                         return (0);
1754                 }
1755 #ifdef PAE
1756                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1757                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1758                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1759                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1760                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1761                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1762 #endif
1763                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1764         }
1765         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1766             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1767
1768         /*
1769          * allocate the page directory page(s)
1770          */
1771         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1772                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1773                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1774                 if (m == NULL)
1775                         VM_WAIT;
1776                 else {
1777                         ptdpg[i++] = m;
1778                 }
1779         }
1780
1781         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1782
1783         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1784                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1785                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1786
1787         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1788         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1789         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1790         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1791         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1792
1793         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1794         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1795                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1796                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1797 #ifdef PAE
1798                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1799 #endif
1800         }
1801
1802         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1803         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1804         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1805
1806         return (1);
1807 }
1808
1809 /*
1810  * this routine is called if the page table page is not
1811  * mapped correctly.
1812  */
1813 static vm_page_t
1814 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags)
1815 {
1816         vm_paddr_t ptepa;
1817         vm_page_t m;
1818
1819         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1820             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1821             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1822
1823         /*
1824          * Allocate a page table page.
1825          */
1826         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1827             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1828                 if (flags & M_WAITOK) {
1829                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1830                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1831                         VM_WAIT;
1832                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1833                         PMAP_LOCK(pmap);
1834                 }
1835
1836                 /*
1837                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1838                  * page may have been allocated.
1839                  */
1840                 return (NULL);
1841         }
1842         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1843                 pmap_zero_page(m);
1844
1845         /*
1846          * Map the pagetable page into the process address space, if
1847          * it isn't already there.
1848          */
1849
1850         pmap->pm_stats.resident_count++;
1851
1852         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1853         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1854                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1855
1856         return (m);
1857 }
1858
1859 static vm_page_t
1860 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1861 {
1862         u_int ptepindex;
1863         pd_entry_t ptepa;
1864         vm_page_t m;
1865
1866         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1867             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1868             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1869
1870         /*
1871          * Calculate pagetable page index
1872          */
1873         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1874 retry:
1875         /*
1876          * Get the page directory entry
1877          */
1878         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1879
1880         /*
1881          * This supports switching from a 4MB page to a
1882          * normal 4K page.
1883          */
1884         if (ptepa & PG_PS) {
1885                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1886                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1887         }
1888
1889         /*
1890          * If the page table page is mapped, we just increment the
1891          * hold count, and activate it.
1892          */
1893         if (ptepa) {
1894                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1895                 m->wire_count++;
1896         } else {
1897                 /*
1898                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1899                  * been deallocated. 
1900                  */
1901                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1902                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1903                         goto retry;
1904         }
1905         return (m);
1906 }
1907
1908
1909 /***************************************************
1910 * Pmap allocation/deallocation routines.
1911  ***************************************************/
1912
1913 #ifdef SMP
1914 /*
1915  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1916  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1917  */
1918 static cpuset_t *lazymask;
1919 static u_int lazyptd;
1920 static volatile u_int lazywait;
1921
1922 void pmap_lazyfix_action(void);
1923
1924 void
1925 pmap_lazyfix_action(void)
1926 {
1927
1928 #ifdef COUNT_IPIS
1929         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1930 #endif
1931         if (rcr3() == lazyptd)
1932                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1933         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1934         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1935 }
1936
1937 static void
1938 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1939 {
1940
1941         if (rcr3() == lazyptd)
1942                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1943         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1944 }
1945
1946
1947 static void
1948 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1949 {
1950         cpuset_t mymask, mask;
1951         u_int cpuid, spins;
1952         int lsb;
1953
1954         mask = pmap->pm_active;
1955         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1956                 spins = 50000000;
1957
1958                 /* Find least significant set bit. */
1959                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1960                 MPASS(lsb != 0);
1961                 lsb--;
1962                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1963                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1964 #ifdef PAE
1965                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1966 #else
1967                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1968 #endif
1969                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1970
1971                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1972                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1973                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1974                         lazymask = &pmap->pm_active;
1975                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1976                 } else {
1977                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1978                             (u_int)&pmap->pm_active);
1979                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1980                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1981                         while (lazywait == 0) {
1982                                 ia32_pause();
1983                                 if (--spins == 0)
1984                                         break;
1985                         }
1986                 }
1987                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1988                 if (spins == 0)
1989                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1990                 mask = pmap->pm_active;
1991         }
1992 }
1993
1994 #else   /* SMP */
1995
1996 /*
1997  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1998  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1999  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2000  * means that another userland process has run.
2001  */
2002 static void
2003 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2004 {
2005         u_int cr3;
2006
2007         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2008         if (cr3 == rcr3()) {
2009                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2010                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2011         }
2012 }
2013 #endif  /* SMP */
2014
2015 /*
2016  * Release any resources held by the given physical map.
2017  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2018  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2019  */
2020 void
2021 pmap_release(pmap_t pmap)
2022 {
2023         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2024         int i;
2025
2026         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2027             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2028             pmap->pm_stats.resident_count));
2029         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2030             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2031
2032         pmap_lazyfix(pmap);
2033         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2034         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2035         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2036
2037         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2038                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2039                     PG_FRAME);
2040
2041         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2042             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2043
2044         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2045
2046         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2047                 m = ptdpg[i];
2048 #ifdef PAE
2049                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2050                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2051 #endif
2052                 m->wire_count--;
2053                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2054                 vm_page_free_zero(m);
2055         }
2056 }
2057 \f
2058 static int
2059 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2060 {
2061         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2062
2063         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2064 }
2065 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2066     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2067
2068 static int
2069 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2070 {
2071         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2072
2073         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2074 }
2075 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2076     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2077
2078 /*
2079  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2080  */
2081 void
2082 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2083 {
2084         vm_paddr_t ptppaddr;
2085         vm_page_t nkpg;
2086         pd_entry_t newpdir;
2087
2088         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2089         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2090         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2091                 addr = kernel_map->max_offset;
2092         while (kernel_vm_end < addr) {
2093                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2094                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2095                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2096                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2097                                 break;
2098                         }
2099                         continue;
2100                 }
2101
2102                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2103                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2104                     VM_ALLOC_ZERO);
2105                 if (nkpg == NULL)
2106                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2107
2108                 nkpt++;
2109
2110                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2111                         pmap_zero_page(nkpg);
2112                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2113                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2114                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2115
2116                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2117                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2118                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2119                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2120                         break;
2121                 }
2122         }
2123 }
2124
2125
2126 /***************************************************
2127  * page management routines.
2128  ***************************************************/
2129
2130 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2131 CTASSERT(_NPCM == 11);
2132 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2133
2134 static __inline struct pv_chunk *
2135 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2136 {
2137
2138         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2139 }
2140
2141 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2142
2143 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2144 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2145
2146 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2147         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2148         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2149         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2150         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2151 };
2152
2153 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2154         "Current number of pv entries");
2155
2156 #ifdef PV_STATS
2157 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2158
2159 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2160         "Current number of pv entry chunks");
2161 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2162         "Current number of pv entry chunks allocated");
2163 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2164         "Current number of pv entry chunks frees");
2165 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2166         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2167
2168 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2169 static int pv_entry_spare;
2170
2171 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2172         "Current number of pv entry frees");
2173 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2174         "Current number of pv entry allocs");
2175 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2176         "Current number of spare pv entries");
2177 #endif
2178
2179 /*
2180  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2181  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2182  * another pv entry chunk.
2183  */
2184 static vm_page_t
2185 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2186 {
2187         struct pch newtail;
2188         struct pv_chunk *pc;
2189         struct md_page *pvh;
2190         pd_entry_t *pde;
2191         pmap_t pmap;
2192         pt_entry_t *pte, tpte;
2193         pv_entry_t pv;
2194         vm_offset_t va;
2195         vm_page_t m, m_pc;
2196         struct spglist free;
2197         uint32_t inuse;
2198         int bit, field, freed;
2199
2200         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2201         pmap = NULL;
2202         m_pc = NULL;
2203         SLIST_INIT(&free);
2204         TAILQ_INIT(&newtail);
2205         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2206             SLIST_EMPTY(&free))) {
2207                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2208                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2209                         if (pmap != NULL) {
2210                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2211                                 if (pmap != locked_pmap)
2212                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2213                         }
2214                         pmap = pc->pc_pmap;
2215                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2216                         if (pmap > locked_pmap)
2217                                 PMAP_LOCK(pmap);
2218                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2219                                 pmap = NULL;
2220                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2221                                 continue;
2222                         }
2223                 }
2224
2225                 /*
2226                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2227                  */
2228                 freed = 0;
2229                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2230                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2231                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2232                                 bit = bsfl(inuse);
2233                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2234                                 va = pv->pv_va;
2235                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2236                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2237                                         continue;
2238                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2239                                 tpte = *pte;
2240                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2241                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2242                                 pmap_pte_release(pte);
2243                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2244                                         continue;
2245                                 KASSERT(tpte != 0,
2246                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2247                                     pmap, va));
2248                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2249                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2250                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2251                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2252                                         vm_page_dirty(m);
2253                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2254                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2255                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2256                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2257                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2258                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2259                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2260                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2261                                                     PGA_WRITEABLE);
2262                                         }
2263                                 }
2264                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2265                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2266                                 freed++;
2267                         }
2268                 }
2269                 if (freed == 0) {
2270                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2271                         continue;
2272                 }
2273                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2274                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2275                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2276                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2277                 pv_entry_count -= freed;
2278                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2279                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2280                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2281                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2282                                     pc_list);
2283                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2284
2285                                 /*
2286                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2287                                  * sufficient.
2288                                  */
2289                                 if (pmap == locked_pmap)
2290                                         goto out;
2291                                 break;
2292                         }
2293                 if (field == _NPCM) {
2294                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2295                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2296                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2297                         /* Entire chunk is free; return it. */
2298                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2299                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2300                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2301                         break;
2302                 }
2303         }
2304 out:
2305         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2306         if (pmap != NULL) {
2307                 pmap_invalidate_all(pmap);
2308                 if (pmap != locked_pmap)
2309                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2310         }
2311         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2312                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2313                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2314                 /* Recycle a freed page table page. */
2315                 m_pc->wire_count = 1;
2316                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2317         }
2318         pmap_free_zero_pages(&free);
2319         return (m_pc);
2320 }
2321
2322 /*
2323  * free the pv_entry back to the free list
2324  */
2325 static void
2326 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2327 {
2328         struct pv_chunk *pc;
2329         int idx, field, bit;
2330
2331         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2332         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2333         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2334         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2335         pv_entry_count--;
2336         pc = pv_to_chunk(pv);
2337         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2338         field = idx / 32;
2339         bit = idx % 32;
2340         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2341         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2342                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2343                         /*
2344                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2345                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2346                          */
2347                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2348                             pc)) {
2349                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2350                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2351                                     pc_list);
2352                         }
2353                         return;
2354                 }
2355         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2356         free_pv_chunk(pc);
2357 }
2358
2359 static void
2360 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2361 {
2362         vm_page_t m;
2363
2364         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2365         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2366         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2367         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2368         /* entire chunk is free, return it */
2369         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2370         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2371         vm_page_unwire(m, PQ_INACTIVE);
2372         vm_page_free(m);
2373         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2374 }
2375
2376 /*
2377  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2378  * when needed.
2379  */
2380 static pv_entry_t
2381 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2382 {
2383         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2384         static struct timeval lastprint;
2385         int bit, field;
2386         pv_entry_t pv;
2387         struct pv_chunk *pc;
2388         vm_page_t m;
2389
2390         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2391         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2392         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2393         pv_entry_count++;
2394         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2395                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2396                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2397                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2398                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2399 retry:
2400         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2401         if (pc != NULL) {
2402                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2403                         if (pc->pc_map[field]) {
2404                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2405                                 break;
2406                         }
2407                 }
2408                 if (field < _NPCM) {
2409                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2410                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2411                         /* If this was the last item, move it to tail */
2412                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2413                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2414                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2415                                         return (pv);    /* not full, return */
2416                                 }
2417                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2418                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2419                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2420                         return (pv);
2421                 }
2422         }
2423         /*
2424          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2425          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2426          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2427          */
2428         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2429             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2430                 if (try) {
2431                         pv_entry_count--;
2432                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2433                         return (NULL);
2434                 }
2435                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2436                 if (m == NULL)
2437                         goto retry;
2438         }
2439         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2440         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2441         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2442         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2443         pc->pc_pmap = pmap;
2444         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2445         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2446                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2447         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2448         pv = &pc->pc_pventry[0];
2449         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2450         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2451         return (pv);
2452 }
2453
2454 static __inline pv_entry_t
2455 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2456 {
2457         pv_entry_t pv;
2458
2459         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2460         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2461                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2462                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2463                         break;
2464                 }
2465         }
2466         return (pv);
2467 }
2468
2469 static void
2470 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2471 {
2472         struct md_page *pvh;
2473         pv_entry_t pv;
2474         vm_offset_t va_last;
2475         vm_page_t m;
2476
2477         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2478         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2479             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2480
2481         /*
2482          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2483          * page's pv list.
2484          */
2485         pvh = pa_to_pvh(pa);
2486         va = trunc_4mpage(va);
2487         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2488         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2489         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2490         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2491         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2492         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2493         do {
2494                 m++;
2495                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2496                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2497                 va += PAGE_SIZE;
2498                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2499         } while (va < va_last);
2500 }
2501
2502 static void
2503 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2504 {
2505         struct md_page *pvh;
2506         pv_entry_t pv;
2507         vm_offset_t va_last;
2508         vm_page_t m;
2509
2510         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2511         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2512             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2513
2514         /*
2515          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2516          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2517          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2518          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2519          * removes one of the mappings that is being promoted.
2520          */
2521         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2522         va = trunc_4mpage(va);
2523         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2524         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2525         pvh = pa_to_pvh(pa);
2526         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2527         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2528         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2529         do {
2530                 m++;
2531                 va += PAGE_SIZE;
2532                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2533         } while (va < va_last);
2534 }
2535
2536 static void
2537 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2538 {
2539         pv_entry_t pv;
2540
2541         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2542         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2543         free_pv_entry(pmap, pv);
2544 }
2545
2546 static void
2547 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2548 {
2549         struct md_page *pvh;
2550
2551         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2552         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2553         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2554                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2555                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2556                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2557         }
2558 }
2559
2560 /*
2561  * Create a pv entry for page at pa for
2562  * (pmap, va).
2563  */
2564 static void
2565 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2566 {
2567         pv_entry_t pv;
2568
2569         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2570         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2571         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2572         pv->pv_va = va;
2573         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2574 }
2575
2576 /*
2577  * Conditionally create a pv entry.
2578  */
2579 static boolean_t
2580 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2581 {
2582         pv_entry_t pv;
2583
2584         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2585         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2586         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2587             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2588                 pv->pv_va = va;
2589                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2590                 return (TRUE);
2591         } else
2592                 return (FALSE);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2597  */
2598 static boolean_t
2599 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2600 {
2601         struct md_page *pvh;
2602         pv_entry_t pv;
2603
2604         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2605         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2606             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2607                 pv->pv_va = va;
2608                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2609                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2610                 return (TRUE);
2611         } else
2612                 return (FALSE);
2613 }
2614
2615 /*
2616  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2617  */
2618 static void
2619 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2620 {
2621         pt_entry_t *pte;
2622
2623         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2624                 *pte = newpte;  
2625                 newpte += PAGE_SIZE;
2626         }
2627 }
2628
2629 /*
2630  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2631  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2632  */
2633 static boolean_t
2634 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2635 {
2636         pd_entry_t newpde, oldpde;
2637         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2638         vm_paddr_t mptepa;
2639         vm_page_t mpte;
2640         struct spglist free;
2641
2642         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2643         oldpde = *pde;
2644         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2645             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2646         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2647             NULL)
2648                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2649         else {
2650                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2651                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2652                     " is missing"));
2653
2654                 /*
2655                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2656                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2657                  * allocation of the new page table page fails.
2658                  */
2659                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2660                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2661                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2662                         SLIST_INIT(&free);
2663                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2664                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2665                         pmap_free_zero_pages(&free);
2666                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2667                             " in pmap %p", va, pmap);
2668                         return (FALSE);
2669                 }
2670                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2671                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2672         }
2673         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2674
2675         /*
2676          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2677          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2678          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2679          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2680          */
2681         if (va >= KERNBASE)
2682                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2683         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2684                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2685                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2686 #ifdef SMP
2687                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2688 #endif
2689                         invlcaddr(PADDR1);
2690                         PMAP1changed++;
2691                 } else
2692 #ifdef SMP
2693                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2694                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2695                         invlcaddr(PADDR1);
2696                         PMAP1changedcpu++;
2697                 } else
2698 #endif
2699                         PMAP1unchanged++;
2700                 firstpte = PADDR1;
2701         } else {
2702                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2703                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2704                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2705                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2706                 }
2707                 firstpte = PADDR2;
2708         }
2709         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2710         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2711             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2712         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2713             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2714         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2715         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2716                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2717
2718         /*
2719          * If the page table page is new, initialize it.
2720          */
2721         if (mpte->wire_count == 1) {
2722                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2723                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2724         }
2725         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2726             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2727             " addresses"));
2728
2729         /*
2730          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2731          * entries.
2732          */ 
2733         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2734                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2735         
2736         /*
2737          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2738          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2739          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2740          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2741          * the read above and the store below. 
2742          */
2743         if (workaround_erratum383)
2744                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2745         else if (pmap == kernel_pmap)
2746                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2747         else
2748                 pde_store(pde, newpde); 
2749         if (firstpte == PADDR2)
2750                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2751
2752         /*
2753          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2754          */
2755         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2756
2757         /*
2758          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2759          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2760          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2761          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2762          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2763          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2764          * the 2mpage to referencing the page table page.
2765          */
2766         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2767                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2768
2769         pmap_pde_demotions++;
2770         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2771             " in pmap %p", va, pmap);
2772         return (TRUE);
2773 }
2774
2775 /*
2776  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2777  */
2778 static void
2779 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2780 {
2781         pd_entry_t newpde;
2782         vm_paddr_t mptepa;
2783         vm_page_t mpte;
2784
2785         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2786         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2787         if (mpte == NULL)
2788                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2789
2790         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2791         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2792         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2793
2794         /*
2795          * Initialize the page table page.
2796          */
2797         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2798
2799         /*
2800          * Remove the mapping.
2801          */
2802         if (workaround_erratum383)
2803                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2804         else 
2805                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2806
2807         /*
2808          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2809          */
2810         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2811 }
2812
2813 /*
2814  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2815  */
2816 static void
2817 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2818     struct spglist *free)
2819 {
2820         struct md_page *pvh;
2821         pd_entry_t oldpde;
2822         vm_offset_t eva, va;
2823         vm_page_t m, mpte;
2824
2825         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2826         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2827             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2828         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2829         if (oldpde & PG_W)
2830                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2831
2832         /*
2833          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2834          * PG_G.
2835          */
2836         if (oldpde & PG_G)
2837                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2838         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2839         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2840                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2841                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2842                 eva = sva + NBPDR;
2843                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2844                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2845                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2846                                 vm_page_dirty(m);
2847                         if (oldpde & PG_A)
2848                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2849                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2850                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2851                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2852                 }
2853         }
2854         if (pmap == kernel_pmap) {
2855                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2856         } else {
2857                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2858                 if (mpte != NULL) {
2859                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2860                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2861                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2862                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2863                         mpte->wire_count = 0;
2864                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2865                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2866                 }
2867         }
2868 }
2869
2870 /*
2871  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2872  */
2873 static int
2874 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2875     struct spglist *free)
2876 {
2877         pt_entry_t oldpte;
2878         vm_page_t m;
2879
2880         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2881         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2882         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2883         KASSERT(oldpte != 0,
2884             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2885         if (oldpte & PG_W)
2886                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2887         /*
2888          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2889          * PG_G.
2890          */
2891         if (oldpte & PG_G)
2892                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2893         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2894         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2895                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2896                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2897                         vm_page_dirty(m);
2898                 if (oldpte & PG_A)
2899                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2900                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2901         }
2902         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2903 }
2904
2905 /*
2906  * Remove a single page from a process address space
2907  */
2908 static void
2909 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2910 {
2911         pt_entry_t *pte;
2912
2913         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2914         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2915         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2916         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2917                 return;
2918         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2919         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2920 }
2921
2922 /*
2923  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2924  *
2925  *      It is assumed that the start and end are properly
2926  *      rounded to the page size.
2927  */
2928 void
2929 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2930 {
2931         vm_offset_t pdnxt;
2932         pd_entry_t ptpaddr;
2933         pt_entry_t *pte;
2934         struct spglist free;
2935         int anyvalid;
2936
2937         /*
2938          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2939          */
2940         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2941                 return;
2942
2943         anyvalid = 0;
2944         SLIST_INIT(&free);
2945
2946         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2947         sched_pin();
2948         PMAP_LOCK(pmap);
2949
2950         /*
2951          * special handling of removing one page.  a very
2952          * common operation and easy to short circuit some
2953          * code.
2954          */
2955         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2956             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2957                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2958                 goto out;
2959         }
2960
2961         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2962                 u_int pdirindex;
2963
2964                 /*
2965                  * Calculate index for next page table.
2966                  */
2967                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2968                 if (pdnxt < sva)
2969                         pdnxt = eva;
2970                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2971                         break;
2972
2973                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2974                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2975
2976                 /*
2977                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2978                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2979                  */
2980                 if (ptpaddr == 0)
2981                         continue;
2982
2983                 /*
2984                  * Check for large page.
2985                  */
2986                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2987                         /*
2988                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2989                          * demote the mapping and fall through.
2990                          */
2991                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2992                                 /*
2993                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2994                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2995                                  */
2996                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2997                                         anyvalid = 1;
2998                                 pmap_remove_pde(pmap,
2999                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3000                                 continue;
3001                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3002                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3003                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3004                                 continue;
3005                         }
3006                 }
3007
3008                 /*
3009                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3010                  * by the current page table page, or to the end of the
3011                  * range being removed.
3012                  */
3013                 if (pdnxt > eva)
3014                         pdnxt = eva;
3015
3016                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3017                     sva += PAGE_SIZE) {
3018                         if (*pte == 0)
3019                                 continue;
3020
3021                         /*
3022                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3023                          * by pmap_remove_pte().
3024                          */
3025                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3026                                 anyvalid = 1;
3027                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3028                                 break;
3029                 }
3030         }
3031 out:
3032         sched_unpin();
3033         if (anyvalid)
3034                 pmap_invalidate_all(pmap);
3035         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3036         PMAP_UNLOCK(pmap);
3037         pmap_free_zero_pages(&free);
3038 }
3039
3040 /*
3041  *      Routine:        pmap_remove_all
3042  *      Function:
3043  *              Removes this physical page from
3044  *              all physical maps in which it resides.
3045  *              Reflects back modify bits to the pager.
3046  *
3047  *      Notes:
3048  *              Original versions of this routine were very
3049  *              inefficient because they iteratively called
3050  *              pmap_remove (slow...)
3051  */
3052
3053 void
3054 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3055 {
3056         struct md_page *pvh;
3057         pv_entry_t pv;
3058         pmap_t pmap;
3059         pt_entry_t *pte, tpte;
3060         pd_entry_t *pde;
3061         vm_offset_t va;
3062         struct spglist free;
3063
3064         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3065             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3066         SLIST_INIT(&free);
3067         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3068         sched_pin();
3069         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3070                 goto small_mappings;
3071         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3072         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3073                 va = pv->pv_va;
3074                 pmap = PV_PMAP(pv);
3075                 PMAP_LOCK(pmap);
3076                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3077                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3078                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3079         }
3080 small_mappings:
3081         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3082                 pmap = PV_PMAP(pv);
3083                 PMAP_LOCK(pmap);
3084                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3085                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3086                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3087                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3088                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3089                 tpte = pte_load_clear(pte);
3090                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3091                     pmap, pv->pv_va));
3092                 if (tpte & PG_W)
3093                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3094                 if (tpte & PG_A)
3095                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3096
3097                 /*
3098                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3099                  */
3100                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3101                         vm_page_dirty(m);
3102                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3103                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3104                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3105                 free_pv_entry(pmap, pv);
3106                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3107         }
3108         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3109         sched_unpin();
3110         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3111         pmap_free_zero_pages(&free);
3112 }
3113
3114 /*
3115  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3116  */
3117 static boolean_t
3118 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3119 {
3120         pd_entry_t newpde, oldpde;
3121         vm_offset_t eva, va;
3122         vm_page_t m;
3123         boolean_t anychanged;
3124
3125         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3126         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3127             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3128         anychanged = FALSE;
3129 retry:
3130         oldpde = newpde = *pde;
3131         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3132                 eva = sva + NBPDR;
3133                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3134                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3135                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3136                                 vm_page_dirty(m);
3137         }
3138         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3139                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3140 #ifdef PAE
3141         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3142                 newpde |= pg_nx;
3143 #endif
3144         if (newpde != oldpde) {
3145                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3146                         goto retry;
3147                 if (oldpde & PG_G)
3148                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3149                 else
3150                         anychanged = TRUE;
3151         }
3152         return (anychanged);
3153 }
3154
3155 /*
3156  *      Set the physical protection on the
3157  *      specified range of this map as requested.
3158  */
3159 void
3160 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3161 {
3162         vm_offset_t pdnxt;
3163         pd_entry_t ptpaddr;
3164         pt_entry_t *pte;
3165         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3166
3167         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3168                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3169                 return;
3170         }
3171
3172 #ifdef PAE
3173         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3174             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3175                 return;
3176 #else
3177         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3178                 return;
3179 #endif
3180
3181         if (pmap_is_current(pmap))
3182                 pv_lists_locked = FALSE;
3183         else {
3184                 pv_lists_locked = TRUE;
3185 resume:
3186                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3187                 sched_pin();
3188         }
3189         anychanged = FALSE;
3190
3191         PMAP_LOCK(pmap);
3192         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3193                 pt_entry_t obits, pbits;
3194                 u_int pdirindex;
3195
3196                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3197                 if (pdnxt < sva)
3198                         pdnxt = eva;
3199
3200                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3201                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3202
3203                 /*
3204                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3205                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3206                  */
3207                 if (ptpaddr == 0)
3208                         continue;
3209
3210                 /*
3211                  * Check for large page.
3212                  */
3213                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3214                         /*
3215                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3216                          * demote the mapping and fall through.
3217                          */
3218                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3219                                 /*
3220                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3221                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3222                                  */
3223                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3224                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3225                                         anychanged = TRUE;
3226                                 continue;
3227                         } else {
3228                                 if (!pv_lists_locked) {
3229                                         pv_lists_locked = TRUE;
3230                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3231                                                 if (anychanged)
3232                                                         pmap_invalidate_all(
3233                                                             pmap);
3234                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3235                                                 goto resume;
3236                                         }
3237                                         sched_pin();
3238                                 }
3239                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3240                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3241                                         /*
3242                                          * The large page mapping was
3243                                          * destroyed.
3244                                          */
3245                                         continue;
3246                                 }
3247                         }
3248                 }
3249
3250                 if (pdnxt > eva)
3251                         pdnxt = eva;
3252
3253                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3254                     sva += PAGE_SIZE) {
3255                         vm_page_t m;
3256
3257 retry:
3258                         /*
3259                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3260                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3261                          * significant 32 bits.
3262                          */
3263                         obits = pbits = *pte;
3264                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3265                                 continue;
3266
3267                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3268                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3269                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3270                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3271                                         vm_page_dirty(m);
3272                                 }
3273                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3274                         }
3275 #ifdef PAE
3276                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3277                                 pbits |= pg_nx;
3278 #endif
3279
3280                         if (pbits != obits) {
3281 #ifdef PAE
3282                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3283                                         goto retry;
3284 #else
3285                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3286                                     pbits))
3287                                         goto retry;
3288 #endif
3289                                 if (obits & PG_G)
3290                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3291                                 else
3292                                         anychanged = TRUE;
3293                         }
3294                 }
3295         }
3296         if (anychanged)
3297                 pmap_invalidate_all(pmap);
3298         if (pv_lists_locked) {
3299                 sched_unpin();
3300                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3301         }
3302         PMAP_UNLOCK(pmap);
3303 }
3304
3305 /*
3306  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3307  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3308  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3309  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3310  * mappings must have identical characteristics.
3311  *
3312  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3313  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3314  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3315  * pmap.
3316  */
3317 static void
3318 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3319 {
3320         pd_entry_t newpde;
3321         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3322         vm_offset_t oldpteva;
3323         vm_page_t mpte;
3324
3325         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3326
3327         /*
3328          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3329          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3330          * within a 2- or 4MB page.
3331          */
3332         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3333 setpde:
3334         newpde = *firstpte;
3335         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3336                 pmap_pde_p_failures++;
3337                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3338                     " in pmap %p", va, pmap);
3339                 return;
3340         }
3341         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3342                 pmap_pde_p_failures++;
3343                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3344                     " in pmap %p", va, pmap);
3345                 return;
3346         }
3347         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3348                 /*
3349                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3350                  * a TLB invalidation.
3351                  */
3352                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3353                     ~PG_RW))  
3354                         goto setpde;
3355                 newpde &= ~PG_RW;
3356         }
3357
3358         /* 
3359          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3360          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3361          * characteristics to the first PTE.
3362          */
3363         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3364         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3365 setpte:
3366                 oldpte = *pte;
3367                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3368                         pmap_pde_p_failures++;
3369                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3370                             " in pmap %p", va, pmap);
3371                         return;
3372                 }
3373                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3374                         /*
3375                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3376                          * without a TLB invalidation.
3377                          */
3378                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3379                             oldpte & ~PG_RW))
3380                                 goto setpte;
3381                         oldpte &= ~PG_RW;
3382                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3383                             (va & ~PDRMASK);
3384                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3385                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3386                 }
3387                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3388                         pmap_pde_p_failures++;
3389                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3390                             " in pmap %p", va, pmap);
3391                         return;
3392                 }
3393                 pa -= PAGE_SIZE;
3394         }
3395
3396         /*
3397          * Save the page table page in its current state until the PDE
3398          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3399          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3400          */
3401         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3402         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3403             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3404             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3405         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3406             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3407         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3408                 pmap_pde_p_failures++;
3409                 CTR2(KTR_PMAP,
3410                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3411                     pmap);
3412                 return;
3413         }
3414
3415         /*
3416          * Promote the pv entries.
3417          */
3418         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3419                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3420
3421         /*
3422          * Propagate the PAT index to its proper position.
3423          */
3424         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3425                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3426
3427         /*
3428          * Map the superpage.
3429          */
3430         if (workaround_erratum383)
3431                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3432         else if (pmap == kernel_pmap)
3433                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3434         else
3435                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3436
3437         pmap_pde_promotions++;
3438         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3439             " in pmap %p", va, pmap);
3440 }
3441
3442 /*
3443  *      Insert the given physical page (p) at
3444  *      the specified virtual address (v) in the
3445  *      target physical map with the protection requested.
3446  *
3447  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3448  *      that the related pte can not be reclaimed.
3449  *
3450  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3451  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3452  *      insert this page into the given map NOW.
3453  */
3454 void
3455 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3456     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3457 {
3458         pd_entry_t *pde;
3459         pt_entry_t *pte;
3460         pt_entry_t newpte, origpte;
3461         pv_entry_t pv;
3462         vm_paddr_t opa, pa;
3463         vm_page_t mpte, om;
3464         boolean_t invlva;
3465
3466         va = trunc_page(va);
3467         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3468         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3469             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3470             va));
3471         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3472                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3473
3474         mpte = NULL;
3475
3476         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3477         PMAP_LOCK(pmap);
3478         sched_pin();
3479
3480         /*
3481          * In the case that a page table page is not
3482          * resident, we are creating it here.
3483          */
3484         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3485                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3486         }
3487
3488         pde = pmap_pde(pmap, va);
3489         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3490                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3491         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3492
3493         /*
3494          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3495          */
3496         if (pte == NULL) {
3497                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3498                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3499         }
3500
3501         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3502         om = NULL;
3503         origpte = *pte;
3504         opa = origpte & PG_FRAME;
3505
3506         /*
3507          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3508          */
3509         if (origpte && (opa == pa)) {
3510                 /*
3511                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3512                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3513                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3514                  * the PT page will be also.
3515                  */
3516                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3517                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3518                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3519                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3520
3521                 /*
3522                  * Remove extra pte reference
3523                  */
3524                 if (mpte)
3525                         mpte->wire_count--;
3526
3527                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3528                         om = m;
3529                         pa |= PG_MANAGED;
3530                 }
3531                 goto validate;
3532         } 
3533
3534         pv = NULL;
3535
3536         /*
3537          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3538          * handle validating new mapping.
3539          */
3540         if (opa) {
3541                 if (origpte & PG_W)
3542                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3543                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3544                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3545                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3546                 }
3547                 if (mpte != NULL) {
3548                         mpte->wire_count--;
3549                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3550                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3551                              " va: 0x%x", va));
3552                 }
3553         } else
3554                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3555
3556         /*
3557          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3558          */
3559         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3560                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3561                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3562                 if (pv == NULL)
3563                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3564                 pv->pv_va = va;
3565                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3566                 pa |= PG_MANAGED;
3567         } else if (pv != NULL)
3568                 free_pv_entry(pmap, pv);
3569
3570         /*
3571          * Increment counters
3572          */
3573         if (wired)
3574                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3575
3576 validate:
3577         /*
3578          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3579          */
3580         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3581         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3582                 newpte |= PG_RW;
3583                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3584                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3585         }
3586 #ifdef PAE
3587         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3588                 newpte |= pg_nx;
3589 #endif
3590         if (wired)
3591                 newpte |= PG_W;
3592         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3593                 newpte |= PG_U;
3594         if (pmap == kernel_pmap)
3595                 newpte |= pgeflag;
3596
3597         /*
3598          * if the mapping or permission bits are different, we need
3599          * to update the pte.
3600          */
3601         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3602                 newpte |= PG_A;
3603                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3604                         newpte |= PG_M;
3605                 if (origpte & PG_V) {
3606                         invlva = FALSE;
3607                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3608                         if (origpte & PG_A) {
3609                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3610                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3611                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3612                                         invlva = TRUE;
3613 #ifdef PAE
3614                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3615                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3616                                         invlva = TRUE;
3617 #endif
3618                         }
3619                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3620                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3621                                         vm_page_dirty(om);
3622                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3623                                         invlva = TRUE;
3624                         }
3625                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3626                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3627                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3628                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3629                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3630                         if (invlva)
3631                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3632                 } else
3633                         pte_store(pte, newpte);
3634         }
3635
3636         /*
3637          * If both the page table page and the reservation are fully
3638          * populated, then attempt promotion.
3639          */
3640         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3641             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3642             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3643                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3644
3645         sched_unpin();
3646         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3647         PMAP_UNLOCK(pmap);
3648 }
3649
3650 /*
3651  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3652  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3653  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3654  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3655  */
3656 static boolean_t
3657 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3658 {
3659         pd_entry_t *pde, newpde;
3660
3661         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3662         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3663         pde = pmap_pde(pmap, va);
3664         if (*pde != 0) {
3665                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3666                     " in pmap %p", va, pmap);
3667                 return (FALSE);
3668         }
3669         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3670             PG_PS | PG_V;
3671         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3672                 newpde |= PG_MANAGED;
3673
3674                 /*
3675                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3676                  */
3677                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3678                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3679                             " in pmap %p", va, pmap);
3680                         return (FALSE);
3681                 }
3682         }
3683 #ifdef PAE
3684         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3685                 newpde |= pg_nx;
3686 #endif
3687         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3688                 newpde |= PG_U;
3689
3690         /*
3691          * Increment counters.
3692          */
3693         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3694
3695         /*
3696          * Map the superpage.
3697          */
3698         pde_store(pde, newpde);
3699
3700         pmap_pde_mappings++;
3701         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3702             " in pmap %p", va, pmap);
3703         return (TRUE);
3704 }
3705
3706 /*
3707  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3708  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3709  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3710  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3711  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3712  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3713  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3714  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3715  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3716  * corresponding offset from m_start are mapped.
3717  */
3718 void
3719 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3720     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3721 {
3722         vm_offset_t va;
3723         vm_page_t m, mpte;
3724         vm_pindex_t diff, psize;
3725
3726         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3727
3728         psize = atop(end - start);
3729         mpte = NULL;
3730         m = m_start;
3731         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3732         PMAP_LOCK(pmap);
3733         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3734                 va = start + ptoa(diff);
3735                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3736                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3737                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3738                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3739                 else
3740                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3741                             mpte);
3742                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3743         }
3744         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3745         PMAP_UNLOCK(pmap);
3746 }
3747
3748 /*
3749  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3750  * 1. Current pmap & pmap exists.
3751  * 2. Not wired.
3752  * 3. Read access.
3753  * 4. No page table pages.
3754  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3755  */
3756
3757 void
3758 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3759 {
3760
3761         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3762         PMAP_LOCK(pmap);
3763         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3764         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3765         PMAP_UNLOCK(pmap);
3766 }
3767
3768 static vm_page_t
3769 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3770     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3771 {
3772         pt_entry_t *pte;
3773         vm_paddr_t pa;
3774         struct spglist free;
3775
3776         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3777             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3778             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3779         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3780         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3781
3782         /*
3783          * In the case that a page table page is not
3784          * resident, we are creating it here.
3785          */
3786         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3787                 u_int ptepindex;
3788                 pd_entry_t ptepa;
3789
3790                 /*
3791                  * Calculate pagetable page index
3792                  */
3793                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3794                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3795                         mpte->wire_count++;
3796                 } else {
3797                         /*
3798                          * Get the page directory entry
3799                          */
3800                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3801
3802                         /*
3803                          * If the page table page is mapped, we just increment
3804                          * the hold count, and activate it.
3805                          */
3806                         if (ptepa) {
3807                                 if (ptepa & PG_PS)
3808                                         return (NULL);
3809                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3810                                 mpte->wire_count++;
3811                         } else {
3812                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3813                                     M_NOWAIT);
3814                                 if (mpte == NULL)
3815                                         return (mpte);
3816                         }
3817                 }
3818         } else {
3819                 mpte = NULL;
3820         }
3821
3822         /*
3823          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3824          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3825          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3826          * But that isn't as quick as vtopte.
3827          */
3828         pte = vtopte(va);
3829         if (*pte) {
3830                 if (mpte != NULL) {
3831                         mpte->wire_count--;
3832                         mpte = NULL;
3833                 }
3834                 return (mpte);
3835         }
3836
3837         /*
3838          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3839          */
3840         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3841             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3842                 if (mpte != NULL) {
3843                         SLIST_INIT(&free);
3844                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3845                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3846                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3847                         }
3848                         
3849                         mpte = NULL;
3850                 }
3851                 return (mpte);
3852         }
3853
3854         /*
3855          * Increment counters
3856          */
3857         pmap->pm_stats.resident_count++;
3858
3859         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3860 #ifdef PAE
3861         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3862                 pa |= pg_nx;
3863 #endif
3864
3865         /*
3866          * Now validate mapping with RO protection
3867          */
3868         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3869                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3870         else
3871                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3872         return (mpte);
3873 }
3874
3875 /*
3876  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3877  * to be used for panic dumps.
3878  */
3879 void *
3880 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3881 {
3882         vm_offset_t va;
3883
3884         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3885         pmap_kenter(va, pa);
3886         invlpg(va);
3887         return ((void *)crashdumpmap);
3888 }
3889
3890 /*
3891  * This code maps large physical mmap regions into the
3892  * processor address space.  Note that some shortcuts
3893  * are taken, but the code works.
3894  */
3895 void
3896 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3897     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3898 {
3899         pd_entry_t *pde;
3900         vm_paddr_t pa, ptepa;
3901         vm_page_t p;
3902         int pat_mode;
3903
3904         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3905         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3906             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3907         if (pseflag && 
3908             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3909                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3910                         return;
3911                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3912                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3913                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3914                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3915
3916                 /*
3917                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3918                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3919                  */
3920                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3921                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3922                         return;
3923
3924                 /*
3925                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3926                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3927                  * memory attributes.
3928                  */
3929                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3930                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3931                     pa += PAGE_SIZE) {
3932                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3933                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3934                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3935                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3936                                 return;
3937                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3938                 }
3939
3940                 /*
3941                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3942                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3943                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3944                  */
3945                 PMAP_LOCK(pmap);
3946                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3947                     size; pa += NBPDR) {
3948                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3949                         if (*pde == 0) {
3950                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3951                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3952                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3953                                     PAGE_SIZE;
3954                                 pmap_pde_mappings++;
3955                         }
3956                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3957                         addr += NBPDR;
3958                 }
3959                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3960         }
3961 }
3962
3963 /*
3964  *      Routine:        pmap_change_wiring
3965  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3966  *                      pair.
3967  *      In/out conditions:
3968  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3969  */
3970 void
3971 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3972 {
3973         pd_entry_t *pde;
3974         pt_entry_t *pte;
3975         boolean_t are_queues_locked;
3976
3977         are_queues_locked = FALSE;
3978 retry:
3979         PMAP_LOCK(pmap);
3980         pde = pmap_pde(pmap, va);
3981         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3982                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3983                         if (!are_queues_locked) {
3984                                 are_queues_locked = TRUE;
3985                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3986                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3987                                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3988                                         goto retry;
3989                                 }
3990                         }
3991                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3992                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3993                 } else
3994                         goto out;
3995         }
3996         pte = pmap_pte(pmap, va);
3997
3998         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3999                 pmap->pm_stats.wired_count++;
4000         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
4001                 pmap->pm_stats.wired_count--;
4002
4003         /*
4004          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
4005          * invalidate TLB.
4006          */
4007         pmap_pte_set_w(pte, wired);
4008         pmap_pte_release(pte);
4009 out:
4010         if (are_queues_locked)
4011                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4012         PMAP_UNLOCK(pmap);
4013 }
4014
4015
4016
4017 /*
4018  *      Copy the range specified by src_addr/len
4019  *      from the source map to the range dst_addr/len
4020  *      in the destination map.
4021  *
4022  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4023  */
4024
4025 void
4026 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4027     vm_offset_t src_addr)
4028 {
4029         struct spglist free;
4030         vm_offset_t addr;
4031         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4032         vm_offset_t pdnxt;
4033
4034         if (dst_addr != src_addr)
4035                 return;
4036
4037         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4038                 return;
4039
4040         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4041         if (dst_pmap < src_pmap) {
4042                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4043                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4044         } else {
4045                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4046                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4047         }
4048         sched_pin();
4049         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4050                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4051                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4052                 pd_entry_t srcptepaddr;
4053                 u_int ptepindex;
4054
4055                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4056                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4057
4058                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4059                 if (pdnxt < addr)
4060                         pdnxt = end_addr;
4061                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4062
4063                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4064                 if (srcptepaddr == 0)
4065                         continue;
4066                         
4067                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4068                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4069                                 continue;
4070                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4071                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4072                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4073                             PG_PS_FRAME))) {
4074                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4075                                     ~PG_W;
4076                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4077                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4078                         }
4079                         continue;
4080                 }
4081
4082                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4083                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4084                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4085
4086                 if (pdnxt > end_addr)
4087                         pdnxt = end_addr;
4088
4089                 src_pte = vtopte(addr);
4090                 while (addr < pdnxt) {
4091                         pt_entry_t ptetemp;
4092                         ptetemp = *src_pte;
4093                         /*
4094                          * we only virtual copy managed pages
4095                          */
4096                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4097                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4098                                     M_NOWAIT);
4099                                 if (dstmpte == NULL)
4100                                         goto out;
4101                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4102                                 if (*dst_pte == 0 &&
4103                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4104                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4105                                         /*
4106                                          * Clear the wired, modified, and
4107                                          * accessed (referenced) bits
4108                                          * during the copy.
4109                                          */
4110                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4111                                             PG_A);
4112                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4113                                 } else {
4114                                         SLIST_INIT(&free);
4115                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4116                                             &free)) {
4117                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4118                                                     addr);
4119                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4120                                         }
4121                                         goto out;
4122                                 }
4123                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4124                                         break;
4125                         }
4126                         addr += PAGE_SIZE;
4127                         src_pte++;
4128                 }
4129         }
4130 out:
4131         sched_unpin();
4132         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4133         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4134         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4135 }       
4136
4137 static __inline void
4138 pagezero(void *page)
4139 {
4140 #if defined(I686_CPU)
4141         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4142 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4143                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4144                         sse2_pagezero(page);
4145                 else
4146 #endif
4147                         i686_pagezero(page);
4148         } else
4149 #endif
4150                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4151 }
4152
4153 /*
4154  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4155  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4156  */
4157 void
4158 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4159 {
4160         struct sysmaps *sysmaps;
4161
4162         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4163         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4164         if (*sysmaps->CMAP2)
4165                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4166         sched_pin();
4167         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4168             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4169         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4170         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4171         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4172         sched_unpin();
4173         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4174 }
4175
4176 /*
4177  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4178  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4179  *
4180  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4181  */
4182 void
4183 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4184 {
4185         struct sysmaps *sysmaps;
4186
4187         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4188         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4189         if (*sysmaps->CMAP2)
4190                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4191         sched_pin();
4192         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4193             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4194         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4195         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4196                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4197         else
4198                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4199         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4200         sched_unpin();
4201         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4202 }
4203
4204 /*
4205  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4206  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4207  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4208  *      outside of Giant.
4209  */
4210 void
4211 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4212 {
4213
4214         if (*CMAP3)
4215                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4216         sched_pin();
4217         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4218             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4219         invlcaddr(CADDR3);
4220         pagezero(CADDR3);
4221         *CMAP3 = 0;
4222         sched_unpin();
4223 }
4224
4225 /*
4226  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4227  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4228  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4229  *      time.
4230  */
4231 void
4232 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4233 {
4234         struct sysmaps *sysmaps;
4235
4236         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4237         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4238         if (*sysmaps->CMAP1)
4239                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4240         if (*sysmaps->CMAP2)
4241                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4242         sched_pin();
4243         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4244         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4245         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4246             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4247         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4248             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4249         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4250         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4251         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4252         sched_unpin();
4253         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4254 }
4255
4256 int unmapped_buf_allowed = 1;
4257
4258 void
4259 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4260     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4261 {
4262         struct sysmaps *sysmaps;
4263         vm_page_t a_pg, b_pg;
4264         char *a_cp, *b_cp;
4265         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4266         int cnt;
4267
4268         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4269         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4270         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4271                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4272         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4273                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4274         sched_pin();
4275         while (xfersize > 0) {
4276                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4277                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4278                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4279                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4280                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4281                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4282                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4283                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4284                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4285                     pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4286                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4287                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4288                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4289                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4290                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4291                 a_offset += cnt;
4292                 b_offset += cnt;
4293                 xfersize -= cnt;
4294         }
4295         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4296         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4297         sched_unpin();
4298         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4299 }
4300
4301 /*
4302  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4303  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4304  * be changed upwards or downwards in the future; it
4305  * is only necessary that true be returned for a small
4306  * subset of pmaps for proper page aging.
4307  */
4308 boolean_t
4309 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4310 {
4311         struct md_page *pvh;
4312         pv_entry_t pv;
4313         int loops = 0;
4314         boolean_t rv;
4315
4316         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4317             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4318         rv = FALSE;
4319         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4320         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4321                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4322                         rv = TRUE;
4323                         break;
4324                 }
4325                 loops++;
4326                 if (loops >= 16)
4327                         break;
4328         }
4329         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4330                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4331                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4332                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4333                                 rv = TRUE;
4334                                 break;
4335                         }
4336                         loops++;
4337                         if (loops >= 16)
4338                                 break;
4339                 }
4340         }
4341         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4342         return (rv);
4343 }
4344
4345 /*
4346  *      pmap_page_wired_mappings:
4347  *
4348  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4349  *      that are wired.
4350  */
4351 int
4352 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4353 {
4354         int count;
4355
4356         count = 0;
4357         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4358                 return (count);
4359         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4360         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4361         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4362             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4363                 count);
4364         }
4365         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4366         return (count);
4367 }
4368
4369 /*
4370  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4371  *
4372  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4373  */
4374 static int
4375 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4376 {
4377         pmap_t pmap;
4378         pt_entry_t *pte;
4379         pv_entry_t pv;
4380
4381         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4382         sched_pin();
4383         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4384                 pmap = PV_PMAP(pv);
4385                 PMAP_LOCK(pmap);
4386                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4387                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4388                         count++;
4389                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4390         }
4391         sched_unpin();
4392         return (count);
4393 }
4394
4395 /*
4396  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4397  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4398  */
4399 boolean_t
4400 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4401 {
4402         boolean_t rv;
4403
4404         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4405                 return (FALSE);
4406         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4407         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4408             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4409             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4410         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4411         return (rv);
4412 }
4413
4414 /*
4415  * Remove all pages from specified address space
4416  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4417  * is special cased for current process only, but
4418  * can have the more generic (and slightly slower)
4419  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4420  * in the case of running down an entire address space.
4421  */
4422 void
4423 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4424 {
4425         pt_entry_t *pte, tpte;
4426         vm_page_t m, mpte, mt;
4427         pv_entry_t pv;
4428         struct md_page *pvh;
4429         struct pv_chunk *pc, *npc;
4430         struct spglist free;
4431         int field, idx;
4432         int32_t bit;
4433         uint32_t inuse, bitmask;
4434         int allfree;
4435
4436         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4437                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4438                 return;
4439         }
4440         SLIST_INIT(&free);
4441         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4442         PMAP_LOCK(pmap);
4443         sched_pin();
4444         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4445                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4446                     pc->pc_pmap));
4447                 allfree = 1;
4448                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4449                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4450                         while (inuse != 0) {
4451                                 bit = bsfl(inuse);
4452                                 bitmask = 1UL << bit;
4453                                 idx = field * 32 + bit;
4454                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4455                                 inuse &= ~bitmask;
4456
4457                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4458                                 tpte = *pte;
4459                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4460                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4461                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4462                                 }
4463
4464                                 if (tpte == 0) {
4465                                         printf(
4466                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4467                                             pte, pv->pv_va);
4468                                         panic("bad pte");
4469                                 }
4470
4471 /*
4472  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4473  */
4474                                 if (tpte & PG_W) {
4475                                         allfree = 0;
4476                                         continue;
4477                                 }
4478
4479                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4480                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4481                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4482                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4483                                     (uintmax_t)tpte));
4484
4485                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4486                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4487                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4488                                     (uintmax_t)tpte));
4489
4490                                 pte_clear(pte);
4491
4492                                 /*
4493                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4494                                  */
4495                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4496                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4497                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4498                                                         vm_page_dirty(mt);
4499                                         } else
4500                                                 vm_page_dirty(m);
4501                                 }
4502
4503                                 /* Mark free */
4504                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4505                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4506                                 pv_entry_count--;
4507                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4508                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4509                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4510                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4511                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4512                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4513                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4514                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4515                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4516                                         }
4517                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4518                                         if (mpte != NULL) {
4519                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4520                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4521                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4522                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4523                                                 mpte->wire_count = 0;
4524                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4525                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4526                                         }
4527                                 } else {
4528                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4529                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4530                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4531                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4532                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4533                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4534                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4535                                         }
4536                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4537                                 }
4538                         }
4539                 }
4540                 if (allfree) {
4541                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4542                         free_pv_chunk(pc);
4543                 }
4544         }
4545         sched_unpin();
4546         pmap_invalidate_all(pmap);
4547         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4548         PMAP_UNLOCK(pmap);
4549         pmap_free_zero_pages(&free);
4550 }
4551
4552 /*
4553  *      pmap_is_modified:
4554  *
4555  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4556  *      in any physical maps.
4557  */
4558 boolean_t
4559 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4560 {
4561         boolean_t rv;
4562
4563         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4564             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4565
4566         /*
4567          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4568          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4569          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4570          */
4571         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4572         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4573                 return (FALSE);
4574         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4575         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4576             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4577             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4578         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4579         return (rv);
4580 }
4581
4582 /*
4583  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4584  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4585  * mappings are supported.
4586  */
4587 static boolean_t
4588 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4589 {
4590         pv_entry_t pv;
4591         pt_entry_t *pte;
4592         pmap_t pmap;
4593         boolean_t rv;
4594
4595         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4596         rv = FALSE;
4597         sched_pin();
4598         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4599                 pmap = PV_PMAP(pv);
4600                 PMAP_LOCK(pmap);
4601                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4602                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4603                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4604                 if (rv)
4605                         break;
4606         }
4607         sched_unpin();
4608         return (rv);
4609 }
4610
4611 /*
4612  *      pmap_is_prefaultable:
4613  *
4614  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4615  *      for prefault.
4616  */
4617 boolean_t
4618 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4619 {
4620         pd_entry_t *pde;
4621         pt_entry_t *pte;
4622         boolean_t rv;
4623
4624         rv = FALSE;
4625         PMAP_LOCK(pmap);
4626         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4627         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4628                 pte = vtopte(addr);
4629                 rv = *pte == 0;
4630         }
4631         PMAP_UNLOCK(pmap);
4632         return (rv);
4633 }
4634
4635 /*
4636  *      pmap_is_referenced:
4637  *
4638  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4639  *      in any physical maps.
4640  */
4641 boolean_t
4642 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4643 {
4644         boolean_t rv;
4645
4646         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4647             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4648         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4649         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4650             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4651             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4652         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4653         return (rv);
4654 }
4655
4656 /*
4657  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4658  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4659  */
4660 static boolean_t
4661 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4662 {
4663         pv_entry_t pv;
4664         pt_entry_t *pte;
4665         pmap_t pmap;
4666         boolean_t rv;
4667
4668         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4669         rv = FALSE;
4670         sched_pin();
4671         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4672                 pmap = PV_PMAP(pv);
4673                 PMAP_LOCK(pmap);
4674                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4675                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4676                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4677                 if (rv)
4678                         break;
4679         }
4680         sched_unpin();
4681         return (rv);
4682 }
4683
4684 /*
4685  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4686  */
4687 void
4688 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4689 {
4690         struct md_page *pvh;
4691         pv_entry_t next_pv, pv;
4692         pmap_t pmap;
4693         pd_entry_t *pde;
4694         pt_entry_t oldpte, *pte;
4695         vm_offset_t va;
4696
4697         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4698             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4699
4700         /*
4701          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4702          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4703          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4704          */
4705         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4706         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4707                 return;
4708         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4709         sched_pin();
4710         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4711                 goto small_mappings;
4712         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4713         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4714                 va = pv->pv_va;
4715                 pmap = PV_PMAP(pv);
4716                 PMAP_LOCK(pmap);
4717                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4718                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4719                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4720                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4721         }
4722 small_mappings:
4723         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4724                 pmap = PV_PMAP(pv);
4725                 PMAP_LOCK(pmap);
4726                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4727                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4728                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4729                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4730 retry:
4731                 oldpte = *pte;
4732                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4733                         /*
4734                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4735                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4736                          * significant 32 bits.
4737                          */
4738                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4739                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4740                                 goto retry;
4741                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4742                                 vm_page_dirty(m);
4743                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4744                 }
4745                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4746         }
4747         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4748         sched_unpin();
4749         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4750 }
4751
4752 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4753
4754 /*
4755  *      pmap_ts_referenced:
4756  *
4757  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4758  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4759  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4760  *      reference bits set.
4761  *
4762  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4763  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4764  *      optimal aging of shared pages.
4765  */
4766 int
4767 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4768 {
4769         struct md_page *pvh;
4770         pv_entry_t pv, pvf;
4771         pmap_t pmap;
4772         pd_entry_t *pde;
4773         pt_entry_t *pte;
4774         vm_paddr_t pa;
4775         int rtval = 0;
4776
4777         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4778             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4779         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4780         pvh = pa_to_pvh(pa);
4781         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4782         sched_pin();
4783         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4784             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4785                 goto small_mappings;
4786         pv = pvf;
4787         do {
4788                 pmap = PV_PMAP(pv);
4789                 PMAP_LOCK(pmap);
4790                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4791                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4792                         /*
4793                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4794                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4795                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4796                          * on the physical page number, the virtual superpage
4797                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4798                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4799                          * reference bit will result in clearing that bit.
4800                          * This function is designed to avoid the selection of
4801                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4802                          *
4803                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4804                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4805                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4806                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4807                          * since the superpage is wired, the current state of
4808                          * its reference bit won't affect page replacement.
4809                          */
4810                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4811                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4812                             (*pde & PG_W) == 0) {
4813                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4814                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4815                         }
4816                         rtval++;
4817                 }
4818                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4819                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4820                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4821                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4822                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4823                 }
4824                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4825                         goto out;
4826         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4827 small_mappings:
4828         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4829                 goto out;
4830         pv = pvf;
4831         do {
4832                 pmap = PV_PMAP(pv);
4833                 PMAP_LOCK(pmap);
4834                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4835                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4836                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4837                     m));
4838                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4839                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4840                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4841                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4842                         rtval++;
4843                 }
4844                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4845                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4846                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4847                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4848                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4849                 }
4850         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4851             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4852 out:
4853         sched_unpin();
4854         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4855         return (rtval);
4856 }
4857
4858 /*
4859  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4860  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4861  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4862  */
4863 void
4864 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4865 {
4866         pd_entry_t oldpde, *pde;
4867         pt_entry_t *pte;
4868         vm_offset_t pdnxt;
4869         vm_page_t m;
4870         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4871
4872         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4873                 return;
4874         if (pmap_is_current(pmap))
4875                 pv_lists_locked = FALSE;
4876         else {
4877                 pv_lists_locked = TRUE;
4878 resume:
4879                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4880                 sched_pin();
4881         }
4882         anychanged = FALSE;
4883         PMAP_LOCK(pmap);
4884         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4885                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4886                 if (pdnxt < sva)
4887                         pdnxt = eva;
4888                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4889                 oldpde = *pde;
4890                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4891                         continue;
4892                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4893                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4894                                 continue;
4895                         if (!pv_lists_locked) {
4896                                 pv_lists_locked = TRUE;
4897                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4898                                         if (anychanged)
4899                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4900                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4901                                         goto resume;
4902                                 }
4903                                 sched_pin();
4904                         }
4905                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4906                                 /*
4907                                  * The large page mapping was destroyed.
4908                                  */
4909                                 continue;
4910                         }
4911
4912                         /*
4913                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4914                          * mapping to a single page so that a subsequent
4915                          * access may repromote.  Since the underlying page
4916                          * table page is fully populated, this removal never
4917                          * frees a page table page.
4918                          */
4919                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4920                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4921                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4922                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4923                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4924                                 anychanged = TRUE;
4925                         }
4926                 }
4927                 if (pdnxt > eva)
4928                         pdnxt = eva;
4929                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4930                     sva += PAGE_SIZE) {
4931                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4932                             PG_V))
4933                                 continue;
4934                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4935                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4936                                         /*
4937                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4938                                          * can be avoided by making the page
4939                                          * dirty now.
4940                                          */
4941                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4942                                         vm_page_dirty(m);
4943                                 }
4944                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4945                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4946                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4947                         else
4948                                 continue;
4949                         if ((*pte & PG_G) != 0)
4950                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
4951                         else
4952                                 anychanged = TRUE;
4953                 }
4954         }
4955         if (anychanged)
4956                 pmap_invalidate_all(pmap);
4957         if (pv_lists_locked) {
4958                 sched_unpin();
4959                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4960         }
4961         PMAP_UNLOCK(pmap);
4962 }
4963
4964 /*
4965  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4966  */
4967 void
4968 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4969 {
4970         struct md_page *pvh;
4971         pv_entry_t next_pv, pv;
4972         pmap_t pmap;
4973         pd_entry_t oldpde, *pde;
4974         pt_entry_t oldpte, *pte;
4975         vm_offset_t va;
4976
4977         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4978             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4979         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4980         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4981             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4982
4983         /*
4984          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4985          * If the object containing the page is locked and the page is not
4986          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4987          */
4988         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4989                 return;
4990         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4991         sched_pin();
4992         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4993                 goto small_mappings;
4994         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4995         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4996                 va = pv->pv_va;
4997                 pmap = PV_PMAP(pv);
4998                 PMAP_LOCK(pmap);
4999                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5000                 oldpde = *pde;
5001                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5002                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5003                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5004                                         /*
5005                                          * Write protect the mapping to a
5006                                          * single page so that a subsequent
5007                                          * write access may repromote.
5008                                          */
5009                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5010                                             PG_PS_FRAME);
5011                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5012                                         oldpte = *pte;
5013                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5014                                                 /*
5015                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5016                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5017                                                  * significant 32 bits.
5018                                                  */
5019                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5020                                                     oldpte,
5021                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5022                                                         oldpte = *pte;
5023                                                 vm_page_dirty(m);
5024                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5025                                         }
5026                                 }
5027                         }
5028                 }
5029                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5030         }
5031 small_mappings:
5032         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5033                 pmap = PV_PMAP(pv);
5034                 PMAP_LOCK(pmap);
5035                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5036                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5037                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5038                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5039                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5040                         /*
5041                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5042                          * in size, PG_M is among the least significant
5043                          * 32 bits. 
5044                          */
5045                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5046                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5047                 }
5048                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5049         }
5050         sched_unpin();
5051         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5052 }
5053
5054 /*
5055  * Miscellaneous support routines follow
5056  */
5057
5058 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5059 static __inline void
5060 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5061 {
5062         u_int opte, npte;
5063
5064         /*
5065          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5066          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5067          */
5068         do {
5069                 opte = *(u_int *)pte;
5070                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5071                 npte |= cache_bits;
5072         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5073 }
5074
5075 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5076 static __inline void
5077 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5078 {
5079         u_int opde, npde;
5080
5081         /*
5082          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5083          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5084          */
5085         do {
5086                 opde = *(u_int *)pde;
5087                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5088                 npde |= cache_bits;
5089         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5090 }
5091
5092 /*
5093  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5094  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5095  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5096  * NOT real memory.
5097  */
5098 void *
5099 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5100 {
5101         vm_offset_t va, offset;
5102         vm_size_t tmpsize;
5103
5104         offset = pa & PAGE_MASK;
5105         size = round_page(offset + size);
5106         pa = pa & PG_FRAME;
5107
5108         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5109                 va = KERNBASE + pa;
5110         else
5111                 va = kva_alloc(size);
5112         if (!va)
5113                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5114
5115         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5116                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5117         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5118         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5119         return ((void *)(va + offset));
5120 }
5121
5122 void *
5123 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5124 {
5125
5126         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5127 }
5128
5129 void *
5130 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5131 {
5132
5133         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5134 }
5135
5136 void
5137 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5138 {
5139         vm_offset_t base, offset;
5140
5141         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5142                 return;
5143         base = trunc_page(va);
5144         offset = va & PAGE_MASK;
5145         size = round_page(offset + size);
5146         kva_free(base, size);
5147 }
5148
5149 /*
5150  * Sets the memory attribute for the specified page.
5151  */
5152 void
5153 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5154 {
5155
5156         m->md.pat_mode = ma;
5157         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5158                 return;
5159
5160         /*
5161          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5162          * See pmap_invalidate_cache_range().
5163          *
5164          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5165          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5166          * flushes the cache.
5167          */    
5168         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5169                 return;
5170
5171         /*
5172          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5173          * support self snoop, map the page transient and do
5174          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5175          * pmap_invalidate_cache_range().
5176          */
5177         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5178                 pmap_flush_page(m);
5179 }
5180
5181 static void
5182 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5183 {
5184         struct sysmaps *sysmaps;
5185         vm_offset_t sva, eva;
5186
5187         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5188                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5189                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5190                 if (*sysmaps->CMAP2)
5191                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5192                 sched_pin();
5193                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5194                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5195                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5196                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5197                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5198
5199                 /*
5200                  * Use mfence despite the ordering implied by
5201                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5202                  * to be ordered by any other instruction.
5203                  */
5204                 mfence();
5205                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5206                         clflush(sva);
5207                 mfence();
5208                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5209                 sched_unpin();
5210                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5211         } else
5212                 pmap_invalidate_cache();
5213 }
5214
5215 /*
5216  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5217  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5218  * completely contained within either the kernel map.
5219  *
5220  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5221  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5222  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5223  * there was insufficient memory available to complete the change.
5224  */
5225 int
5226 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5227 {
5228         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5229         pd_entry_t *pde;
5230         pt_entry_t *pte;
5231         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5232         boolean_t changed;
5233
5234         base = trunc_page(va);
5235         offset = va & PAGE_MASK;
5236         size = round_page(offset + size);
5237
5238         /*
5239          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5240          */
5241         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5242                 return (EINVAL);
5243
5244         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5245         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5246         changed = FALSE;
5247
5248         /*
5249          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5250          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5251          */
5252         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5253         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5254                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5255                 if (*pde == 0) {
5256                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5257                         return (EINVAL);
5258                 }
5259                 if (*pde & PG_PS) {
5260                         /*
5261                          * If the current 2/4MB page already has
5262                          * the required memory type, then we need not
5263                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5264                          * the next 2/4MB page frame.
5265                          */
5266                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5267                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5268                                 continue;
5269                         }
5270
5271                         /*
5272                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5273                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5274                          * within the range, then we need not break
5275                          * down this page into 4KB pages.
5276                          */
5277                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5278                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5279                                 tmpva += NBPDR;
5280                                 continue;
5281                         }
5282                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5283                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5284                                 return (ENOMEM);
5285                         }
5286                 }
5287                 pte = vtopte(tmpva);
5288                 if (*pte == 0) {
5289                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5290                         return (EINVAL);
5291                 }
5292                 tmpva += PAGE_SIZE;
5293         }
5294         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5295
5296         /*
5297          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5298          * cache mode if required.
5299          */
5300         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5301                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5302                 if (*pde & PG_PS) {
5303                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5304                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5305                                 changed = TRUE;
5306                         }
5307                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5308                 } else {
5309                         pte = vtopte(tmpva);
5310                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5311                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5312                                 changed = TRUE;
5313                         }
5314                         tmpva += PAGE_SIZE;
5315                 }
5316         }
5317
5318         /*
5319          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5320          * shouldn't be, etc.
5321          */
5322         if (changed) {
5323                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5324                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5325         }
5326         return (0);
5327 }
5328
5329 /*
5330  * perform the pmap work for mincore
5331  */
5332 int
5333 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5334 {
5335         pd_entry_t *pdep;
5336         pt_entry_t *ptep, pte;
5337         vm_paddr_t pa;
5338         int val;
5339
5340         PMAP_LOCK(pmap);
5341 retry:
5342         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5343         if (*pdep != 0) {
5344                 if (*pdep & PG_PS) {
5345                         pte = *pdep;
5346                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5347                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5348                             PG_FRAME;
5349                         val = MINCORE_SUPER;
5350                 } else {
5351                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5352                         pte = *ptep;
5353                         pmap_pte_release(ptep);
5354                         pa = pte & PG_FRAME;
5355                         val = 0;
5356                 }
5357         } else {
5358                 pte = 0;
5359                 pa = 0;
5360                 val = 0;
5361         }
5362         if ((pte & PG_V) != 0) {
5363                 val |= MINCORE_INCORE;
5364                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5365                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5366                 if ((pte & PG_A) != 0)
5367                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5368         }
5369         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5370             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5371             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5372                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5373                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5374                         goto retry;
5375         } else
5376                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5377         PMAP_UNLOCK(pmap);
5378         return (val);
5379 }
5380
5381 void
5382 pmap_activate(struct thread *td)
5383 {
5384         pmap_t  pmap, oldpmap;
5385         u_int   cpuid;
5386         u_int32_t  cr3;
5387
5388         critical_enter();
5389         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5390         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5391         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5392 #if defined(SMP)
5393         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5394         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5395 #else
5396         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5397         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5398 #endif
5399 #ifdef PAE
5400         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5401 #else
5402         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5403 #endif
5404         /*
5405          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5406          */
5407         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5408         load_cr3(cr3);
5409         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5410         critical_exit();
5411 }
5412
5413 void
5414 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5415 {
5416 }
5417
5418 /*
5419  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5420  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5421  */
5422 void
5423 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5424     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5425 {
5426         vm_offset_t superpage_offset;
5427
5428         if (size < NBPDR)
5429                 return;
5430         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5431                 offset += ptoa(object->pg_color);
5432         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5433         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5434             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5435                 return;
5436         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5437                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5438         else
5439                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5440 }
5441
5442
5443 #if defined(PMAP_DEBUG)
5444 pmap_pid_dump(int pid)
5445 {
5446         pmap_t pmap;
5447         struct proc *p;
5448         int npte = 0;
5449         int index;
5450
5451         sx_slock(&allproc_lock);
5452         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5453                 if (p->p_pid != pid)
5454                         continue;
5455
5456                 if (p->p_vmspace) {
5457                         int i,j;
5458                         index = 0;
5459                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5460                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5461                                 pd_entry_t *pde;
5462                                 pt_entry_t *pte;
5463                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5464                                 
5465                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5466                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5467                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5468                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5469                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5470                                                         if (index) {
5471                                                                 index = 0;
5472                                                                 printf("\n");
5473                                                         }
5474                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5475                                                         return (npte);
5476                                                 }
5477                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5478                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5479                                                         pt_entry_t pa;
5480                                                         vm_page_t m;
5481                                                         pa = *pte;
5482                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5483                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5484                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5485                                                         npte++;
5486                                                         index++;
5487                                                         if (index >= 2) {
5488                                                                 index = 0;
5489                                                                 printf("\n");
5490                                                         } else {
5491                                                                 printf(" ");
5492                                                         }
5493                                                 }
5494                                         }
5495                                 }
5496                         }
5497                 }
5498         }
5499         sx_sunlock(&allproc_lock);
5500         return (npte);
5501 }
5502 #endif
5503
5504 #if defined(DEBUG)
5505
5506 static void     pads(pmap_t pm);
5507 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5508
5509 /* print address space of pmap*/
5510 static void
5511 pads(pmap_t pm)
5512 {
5513         int i, j;
5514         vm_paddr_t va;
5515         pt_entry_t *ptep;
5516
5517         if (pm == kernel_pmap)
5518                 return;
5519         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5520                 if (pm->pm_pdir[i])
5521                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5522                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5523                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5524                                         continue;
5525                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5526                                         continue;
5527                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5528                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5529                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5530                         };
5531
5532 }
5533
5534 void
5535 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5536 {
5537         pv_entry_t pv;
5538         pmap_t pmap;
5539         vm_page_t m;
5540
5541         printf("pa %x", pa);
5542         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5543         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5544                 pmap = PV_PMAP(pv);
5545                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5546                 pads(pmap);
5547         }
5548         printf(" ");
5549 }
5550 #endif