]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Copy googletest 1.8.1 from ^/vendor/google/googletest/1.8.1 to .../contrib/googletest
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-4-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  */
47 /*-
48  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
49  * All rights reserved.
50  * Copyright (c) 2018 The FreeBSD Foundation
51  * All rights reserved.
52  *
53  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
54  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
55  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
56  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
57  * CHATS research program.
58  *
59  * Portions of this software were developed by
60  * Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org> under sponsorship from
61  * the FreeBSD Foundation.
62  *
63  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
64  * modification, are permitted provided that the following conditions
65  * are met:
66  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
67  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
70  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
71  *
72  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
73  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
74  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
75  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
76  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
77  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
78  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
79  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
80  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
81  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
82  * SUCH DAMAGE.
83  */
84
85 #include <sys/cdefs.h>
86 __FBSDID("$FreeBSD$");
87
88 /*
89  *      Manages physical address maps.
90  *
91  *      Since the information managed by this module is
92  *      also stored by the logical address mapping module,
93  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
94  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
95  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
96  *      requested.
97  *
98  *      In order to cope with hardware architectures which
99  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
100  *      this module may delay invalidate or reduced protection
101  *      operations until such time as they are actually
102  *      necessary.  This module is given full information as
103  *      to which processors are currently using which maps,
104  *      and to when physical maps must be made correct.
105  */
106
107 #include "opt_apic.h"
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_smp.h"
111 #include "opt_vm.h"
112
113 #include <sys/param.h>
114 #include <sys/systm.h>
115 #include <sys/kernel.h>
116 #include <sys/ktr.h>
117 #include <sys/lock.h>
118 #include <sys/malloc.h>
119 #include <sys/mman.h>
120 #include <sys/msgbuf.h>
121 #include <sys/mutex.h>
122 #include <sys/proc.h>
123 #include <sys/rwlock.h>
124 #include <sys/sf_buf.h>
125 #include <sys/sx.h>
126 #include <sys/vmmeter.h>
127 #include <sys/sched.h>
128 #include <sys/sysctl.h>
129 #include <sys/smp.h>
130 #include <sys/vmem.h>
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_phys.h>
142 #include <vm/vm_radix.h>
143 #include <vm/vm_reserv.h>
144 #include <vm/uma.h>
145
146 #ifdef DEV_APIC
147 #include <sys/bus.h>
148 #include <machine/intr_machdep.h>
149 #include <x86/apicvar.h>
150 #endif
151 #include <x86/ifunc.h>
152 #include <machine/bootinfo.h>
153 #include <machine/cpu.h>
154 #include <machine/cputypes.h>
155 #include <machine/md_var.h>
156 #include <machine/pcb.h>
157 #include <machine/specialreg.h>
158 #ifdef SMP
159 #include <machine/smp.h>
160 #endif
161 #include <machine/pmap_base.h>
162
163 #if !defined(DIAGNOSTIC)
164 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
165 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE     extern inline
168 #endif
169 #else
170 #define PMAP_INLINE
171 #endif
172
173 #ifdef PV_STATS
174 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
175 #else
176 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
177 #endif
178
179 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
180 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
181
182 /*
183  * PTmap is recursive pagemap at top of virtual address space.
184  * Within PTmap, the page directory can be found (third indirection).
185  */
186 #define PTmap   ((pt_entry_t *)(PTDPTDI << PDRSHIFT))
187 #define PTD     ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE)))
188 #define PTDpde  ((pd_entry_t *)((PTDPTDI << PDRSHIFT) + (PTDPTDI * PAGE_SIZE) + \
189     (PTDPTDI * PDESIZE)))
190
191 /*
192  * Translate a virtual address to the kernel virtual address of its page table
193  * entry (PTE).  This can be used recursively.  If the address of a PTE as
194  * previously returned by this macro is itself given as the argument, then the
195  * address of the page directory entry (PDE) that maps the PTE will be
196  * returned.
197  *
198  * This macro may be used before pmap_bootstrap() is called.
199  */
200 #define vtopte(va)      (PTmap + i386_btop(va))
201
202 /*
203  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
204  */
205 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
206 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
207
208 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
209 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
210 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
211 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
212 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
213
214 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
215     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
216 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
217
218 _Static_assert(sizeof(struct pmap) <= sizeof(struct pmap_KBI),
219     "pmap_KBI");
220
221 static int pgeflag = 0;         /* PG_G or-in */
222 static int pseflag = 0;         /* PG_PS or-in */
223
224 static int nkpt = NKPT;
225
226 #ifdef PMAP_PAE_COMP
227 pt_entry_t pg_nx;
228 static uma_zone_t pdptzone;
229 #endif
230
231 _Static_assert(VM_MAXUSER_ADDRESS == VADDR(TRPTDI, 0), "VM_MAXUSER_ADDRESS");
232 _Static_assert(VM_MAX_KERNEL_ADDRESS <= VADDR(PTDPTDI, 0),
233     "VM_MAX_KERNEL_ADDRESS");
234 _Static_assert(PMAP_MAP_LOW == VADDR(LOWPTDI, 0), "PMAP_MAP_LOW");
235 _Static_assert(KERNLOAD == (KERNPTDI << PDRSHIFT), "KERNLOAD");
236
237 extern int pat_works;
238 extern int pg_ps_enabled;
239
240 extern int elf32_nxstack;
241
242 #define PAT_INDEX_SIZE  8
243 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
244
245 /*
246  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
247  */
248 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
249 static struct pmap_preinit_mapping {
250         vm_paddr_t      pa;
251         vm_offset_t     va;
252         vm_size_t       sz;
253         int             mode;
254 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
255 static int pmap_initialized;
256
257 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
258
259 /*
260  * Data for the pv entry allocation mechanism
261  */
262 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
263 extern int pv_entry_max, pv_entry_count;
264 static int pv_entry_high_water = 0;
265 static struct md_page *pv_table;
266 extern int shpgperproc;
267
268 static struct pv_chunk *pv_chunkbase;   /* KVA block for pv_chunks */
269 static int pv_maxchunks;                /* How many chunks we have KVA for */
270 static vm_offset_t pv_vafree;           /* freelist stored in the PTE */
271
272 /*
273  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
274  */
275 static pt_entry_t *CMAP3;
276 static pd_entry_t *KPTD;
277 static caddr_t CADDR3;
278
279 /*
280  * Crashdump maps.
281  */
282 static caddr_t crashdumpmap;
283
284 static pt_entry_t *PMAP1 = NULL, *PMAP2, *PMAP3;
285 static pt_entry_t *PADDR1 = NULL, *PADDR2, *PADDR3;
286 #ifdef SMP
287 static int PMAP1cpu, PMAP3cpu;
288 extern int PMAP1changedcpu;
289 #endif
290 extern int PMAP1changed;
291 extern int PMAP1unchanged;
292 static struct mtx PMAP2mutex;
293
294 /*
295  * Internal flags for pmap_enter()'s helper functions.
296  */
297 #define PMAP_ENTER_NORECLAIM    0x1000000       /* Don't reclaim PV entries. */
298 #define PMAP_ENTER_NOREPLACE    0x2000000       /* Don't replace mappings. */
299
300 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
301 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
302 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
303 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
304 static bool     pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde,
305                     u_int flags);
306 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 #endif
309 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
310 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
311                     vm_offset_t va);
312 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
313
314 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
315 static bool     pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
316                     vm_prot_t prot);
317 static int      pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde,
318                     u_int flags, vm_page_t m);
319 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
320     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
321 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
322 static void pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
323                     pd_entry_t pde);
324 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
325 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
326 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
327 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
328 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
330 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
331 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
332 #endif
333 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
334     vm_prot_t prot);
335 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
336 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
337     struct spglist *free);
338 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
339     struct spglist *free);
340 static vm_page_t pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
341 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
342     struct spglist *free);
343 static bool     pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
344                     struct spglist *free);
345 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
346                                         vm_offset_t va);
347 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
348 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
349     vm_page_t m);
350 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
351     pd_entry_t newpde);
352 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
353
354 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
355
356 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
357 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
358 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
359 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
360 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
361 #ifdef PMAP_PAE_COMP
362 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain,
363     uint8_t *flags, int wait);
364 #endif
365 static void pmap_init_trm(void);
366 static void pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap);
367
368 static __inline void pagezero(void *page);
369
370 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
371 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
372
373 extern char _end[];
374 extern u_long physfree; /* phys addr of next free page */
375 extern u_long vm86phystk;/* PA of vm86/bios stack */
376 extern u_long vm86paddr;/* address of vm86 region */
377 extern int vm86pa;      /* phys addr of vm86 region */
378 extern u_long KERNend;  /* phys addr end of kernel (just after bss) */
379 #ifdef PMAP_PAE_COMP
380 pd_entry_t *IdlePTD_pae;        /* phys addr of kernel PTD */
381 pdpt_entry_t *IdlePDPT; /* phys addr of kernel PDPT */
382 pt_entry_t *KPTmap_pae; /* address of kernel page tables */
383 #define IdlePTD IdlePTD_pae
384 #define KPTmap  KPTmap_pae
385 #else
386 pd_entry_t *IdlePTD_nopae;
387 pt_entry_t *KPTmap_nopae;
388 #define IdlePTD IdlePTD_nopae
389 #define KPTmap  KPTmap_nopae
390 #endif
391 extern u_long KPTphys;  /* phys addr of kernel page tables */
392 extern u_long tramp_idleptd;
393
394 static u_long
395 allocpages(u_int cnt, u_long *physfree)
396 {
397         u_long res;
398
399         res = *physfree;
400         *physfree += PAGE_SIZE * cnt;
401         bzero((void *)res, PAGE_SIZE * cnt);
402         return (res);
403 }
404
405 static void
406 pmap_cold_map(u_long pa, u_long va, u_long cnt)
407 {
408         pt_entry_t *pt;
409
410         for (pt = (pt_entry_t *)KPTphys + atop(va); cnt > 0;
411             cnt--, pt++, va += PAGE_SIZE, pa += PAGE_SIZE)
412                 *pt = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
413 }
414
415 static void
416 pmap_cold_mapident(u_long pa, u_long cnt)
417 {
418
419         pmap_cold_map(pa, pa, cnt);
420 }
421
422 _Static_assert(LOWPTDI * 2 * NBPDR == KERNBASE,
423     "Broken double-map of zero PTD");
424
425 static void
426 __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(bool enable)
427 {
428         int i;
429
430         for (i = 0; i < LOWPTDI; i++)
431                 IdlePTD[i] = enable ? IdlePTD[LOWPTDI + i] : 0;
432         load_cr3(rcr3());               /* invalidate TLB */
433 }
434
435 /*
436  * Called from locore.s before paging is enabled.  Sets up the first
437  * kernel page table.  Since kernel is mapped with PA == VA, this code
438  * does not require relocations.
439  */
440 void
441 __CONCAT(PMTYPE, cold)(void)
442 {
443         pt_entry_t *pt;
444         u_long a;
445         u_int cr3, ncr4;
446
447         physfree = (u_long)&_end;
448         if (bootinfo.bi_esymtab != 0)
449                 physfree = bootinfo.bi_esymtab;
450         if (bootinfo.bi_kernend != 0)
451                 physfree = bootinfo.bi_kernend;
452         physfree = roundup2(physfree, NBPDR);
453         KERNend = physfree;
454
455         /* Allocate Kernel Page Tables */
456         KPTphys = allocpages(NKPT, &physfree);
457         KPTmap = (pt_entry_t *)KPTphys;
458
459         /* Allocate Page Table Directory */
460 #ifdef PMAP_PAE_COMP
461         /* XXX only need 32 bytes (easier for now) */
462         IdlePDPT = (pdpt_entry_t *)allocpages(1, &physfree);
463 #endif
464         IdlePTD = (pd_entry_t *)allocpages(NPGPTD, &physfree);
465
466         /*
467          * Allocate KSTACK.  Leave a guard page between IdlePTD and
468          * proc0kstack, to control stack overflow for thread0 and
469          * prevent corruption of the page table.  We leak the guard
470          * physical memory due to 1:1 mappings.
471          */
472         allocpages(1, &physfree);
473         proc0kstack = allocpages(TD0_KSTACK_PAGES, &physfree);
474
475         /* vm86/bios stack */
476         vm86phystk = allocpages(1, &physfree);
477
478         /* pgtable + ext + IOPAGES */
479         vm86paddr = vm86pa = allocpages(3, &physfree);
480
481         /* Install page tables into PTD.  Page table page 1 is wasted. */
482         for (a = 0; a < NKPT; a++)
483                 IdlePTD[a] = (KPTphys + ptoa(a)) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
484
485 #ifdef PMAP_PAE_COMP
486         /* PAE install PTD pointers into PDPT */
487         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
488                 IdlePDPT[a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V;
489 #endif
490
491         /*
492          * Install recursive mapping for kernel page tables into
493          * itself.
494          */
495         for (a = 0; a < NPGPTD; a++)
496                 IdlePTD[PTDPTDI + a] = ((u_int)IdlePTD + ptoa(a)) | PG_V |
497                     PG_RW;
498
499         /*
500          * Initialize page table pages mapping physical address zero
501          * through the (physical) end of the kernel.  Many of these
502          * pages must be reserved, and we reserve them all and map
503          * them linearly for convenience.  We do this even if we've
504          * enabled PSE above; we'll just switch the corresponding
505          * kernel PDEs before we turn on paging.
506          *
507          * This and all other page table entries allow read and write
508          * access for various reasons.  Kernel mappings never have any
509          * access restrictions.
510          */
511         pmap_cold_mapident(0, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
512         pmap_cold_map(0, NBPDR * LOWPTDI, atop(NBPDR) * LOWPTDI);
513         pmap_cold_mapident(KERNBASE, atop(KERNend - KERNBASE));
514
515         /* Map page table directory */
516 #ifdef PMAP_PAE_COMP
517         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePDPT, 1);
518 #endif
519         pmap_cold_mapident((u_long)IdlePTD, NPGPTD);
520
521         /* Map early KPTmap.  It is really pmap_cold_mapident. */
522         pmap_cold_map(KPTphys, (u_long)KPTmap, NKPT);
523
524         /* Map proc0kstack */
525         pmap_cold_mapident(proc0kstack, TD0_KSTACK_PAGES);
526         /* ISA hole already mapped */
527
528         pmap_cold_mapident(vm86phystk, 1);
529         pmap_cold_mapident(vm86pa, 3);
530
531         /* Map page 0 into the vm86 page table */
532         *(pt_entry_t *)vm86pa = 0 | PG_RW | PG_U | PG_A | PG_M | PG_V;
533
534         /* ...likewise for the ISA hole for vm86 */
535         for (pt = (pt_entry_t *)vm86pa + atop(ISA_HOLE_START), a = 0;
536             a < atop(ISA_HOLE_LENGTH); a++, pt++)
537                 *pt = (ISA_HOLE_START + ptoa(a)) | PG_RW | PG_U | PG_A |
538                     PG_M | PG_V;
539
540         /* Enable PSE, PGE, VME, and PAE if configured. */
541         ncr4 = 0;
542         if ((cpu_feature & CPUID_PSE) != 0) {
543                 ncr4 |= CR4_PSE;
544                 pseflag = PG_PS;
545                 /*
546                  * Superpage mapping of the kernel text.  Existing 4k
547                  * page table pages are wasted.
548                  */
549                 for (a = KERNBASE; a < KERNend; a += NBPDR)
550                         IdlePTD[a >> PDRSHIFT] = a | PG_PS | PG_A | PG_M |
551                             PG_RW | PG_V;
552         }
553         if ((cpu_feature & CPUID_PGE) != 0) {
554                 ncr4 |= CR4_PGE;
555                 pgeflag = PG_G;
556         }
557         ncr4 |= (cpu_feature & CPUID_VME) != 0 ? CR4_VME : 0;
558 #ifdef PMAP_PAE_COMP
559         ncr4 |= CR4_PAE;
560 #endif
561         if (ncr4 != 0)
562                 load_cr4(rcr4() | ncr4);
563
564         /* Now enable paging */
565 #ifdef PMAP_PAE_COMP
566         cr3 = (u_int)IdlePDPT;
567 #else
568         cr3 = (u_int)IdlePTD;
569 #endif
570         tramp_idleptd = cr3;
571         load_cr3(cr3);
572         load_cr0(rcr0() | CR0_PG);
573
574         /*
575          * Now running relocated at KERNBASE where the system is
576          * linked to run.
577          */
578
579         /*
580          * Remove the lowest part of the double mapping of low memory
581          * to get some null pointer checks.
582          */
583         __CONCAT(PMTYPE, remap_lower)(false);
584
585         kernel_vm_end = /* 0 + */ NKPT * NBPDR;
586 #ifdef PMAP_PAE_COMP
587         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_PAE;
588         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_PAE;
589         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_PAE;
590 #else
591         i386_pmap_VM_NFREEORDER = VM_NFREEORDER_NOPAE;
592         i386_pmap_VM_LEVEL_0_ORDER = VM_LEVEL_0_ORDER_NOPAE;
593         i386_pmap_PDRSHIFT = PDRSHIFT_NOPAE;
594 #endif
595 }
596
597 static void
598 __CONCAT(PMTYPE, set_nx)(void)
599 {
600
601 #ifdef PMAP_PAE_COMP
602         if ((amd_feature & AMDID_NX) == 0)
603                 return;
604         pg_nx = PG_NX;
605         elf32_nxstack = 1;
606         /* EFER.EFER_NXE is set in initializecpu(). */
607 #endif
608 }
609
610 /*
611  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
612  *
613  *      On the i386 this is called after pmap_cold() created initial
614  *      kernel page table and enabled paging, and just syncs the pmap
615  *      module with what has already been done.
616  */
617 static void
618 __CONCAT(PMTYPE, bootstrap)(vm_paddr_t firstaddr)
619 {
620         vm_offset_t va;
621         pt_entry_t *pte, *unused;
622         struct pcpu *pc;
623         u_long res;
624         int i;
625
626         res = atop(firstaddr - (vm_paddr_t)KERNLOAD);
627
628         /*
629          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
630          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
631          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
632          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
633          * addresses to superpage mappings.
634          */
635         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
636
637         /*
638          * Initialize the first available kernel virtual address.
639          * However, using "firstaddr" may waste a few pages of the
640          * kernel virtual address space, because pmap_cold() may not
641          * have mapped every physical page that it allocated.
642          * Preferably, pmap_cold() would provide a first unused
643          * virtual address in addition to "firstaddr".
644          */
645         virtual_avail = (vm_offset_t)firstaddr;
646         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
647
648         /*
649          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
650          * Count bootstrap data as being resident in case any of this data is
651          * later unmapped (using pmap_remove()) and freed.
652          */
653         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
654         kernel_pmap->pm_pdir = IdlePTD;
655 #ifdef PMAP_PAE_COMP
656         kernel_pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
657 #endif
658         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
659         kernel_pmap->pm_stats.resident_count = res;
660         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
661
662         /*
663          * Initialize the global pv list lock.
664          */
665         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
666
667         /*
668          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
669          * mapping of pages.
670          */
671 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
672         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
673
674         va = virtual_avail;
675         pte = vtopte(va);
676
677
678         /*
679          * Initialize temporary map objects on the current CPU for use
680          * during early boot.
681          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
682          * CMAP3 is used for the boot-time memory test.
683          */
684         pc = get_pcpu();
685         mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
686         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte1, pc->pc_cmap_addr1, 1)
687         SYSMAP(caddr_t, pc->pc_cmap_pte2, pc->pc_cmap_addr2, 1)
688         SYSMAP(vm_offset_t, pte, pc->pc_qmap_addr, 1)
689
690         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1);
691
692         /*
693          * Crashdump maps.
694          */
695         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
696
697         /*
698          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
699          */
700         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
701
702         /*
703          * msgbufp is used to map the system message buffer.
704          */
705         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
706
707         /*
708          * KPTmap is used by pmap_kextract().
709          *
710          * KPTmap is first initialized by pmap_cold().  However, that initial
711          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
712          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
713          */
714         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
715
716         for (i = 0; i < NKPT; i++)
717                 KPTD[i] = (KPTphys + ptoa(i)) | PG_RW | PG_V;
718
719         /*
720          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
721          * respectively.
722          */
723         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
724         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
725         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP3, PADDR3, 1)
726
727         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
728
729         virtual_avail = va;
730
731         /*
732          * Initialize the PAT MSR if present.
733          * pmap_init_pat() clears and sets CR4_PGE, which, as a
734          * side-effect, invalidates stale PG_G TLB entries that might
735          * have been created in our pre-boot environment.  We assume
736          * that PAT support implies PGE and in reverse, PGE presence
737          * comes with PAT.  Both features were added for Pentium Pro.
738          */
739         pmap_init_pat();
740 }
741
742 static void
743 pmap_init_reserved_pages(void)
744 {
745         struct pcpu *pc;
746         vm_offset_t pages;
747         int i;
748
749 #ifdef PMAP_PAE_COMP
750         if (!pae_mode)
751                 return;
752 #else
753         if (pae_mode)
754                 return;
755 #endif
756         CPU_FOREACH(i) {
757                 pc = pcpu_find(i);
758                 mtx_init(&pc->pc_copyout_mlock, "cpmlk", NULL, MTX_DEF |
759                     MTX_NEW);
760                 pc->pc_copyout_maddr = kva_alloc(ptoa(2));
761                 if (pc->pc_copyout_maddr == 0)
762                         panic("unable to allocate non-sleepable copyout KVA");
763                 sx_init(&pc->pc_copyout_slock, "cpslk");
764                 pc->pc_copyout_saddr = kva_alloc(ptoa(2));
765                 if (pc->pc_copyout_saddr == 0)
766                         panic("unable to allocate sleepable copyout KVA");
767                 pc->pc_pmap_eh_va = kva_alloc(ptoa(1));
768                 if (pc->pc_pmap_eh_va == 0)
769                         panic("unable to allocate pmap_extract_and_hold KVA");
770                 pc->pc_pmap_eh_ptep = (char *)vtopte(pc->pc_pmap_eh_va);
771
772                 /*
773                  * Skip if the mappings have already been initialized,
774                  * i.e. this is the BSP.
775                  */
776                 if (pc->pc_cmap_addr1 != 0)
777                         continue;
778
779                 mtx_init(&pc->pc_cmap_lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
780                 pages = kva_alloc(PAGE_SIZE * 3);
781                 if (pages == 0)
782                         panic("unable to allocate CMAP KVA");
783                 pc->pc_cmap_pte1 = vtopte(pages);
784                 pc->pc_cmap_pte2 = vtopte(pages + PAGE_SIZE);
785                 pc->pc_cmap_addr1 = (caddr_t)pages;
786                 pc->pc_cmap_addr2 = (caddr_t)(pages + PAGE_SIZE);
787                 pc->pc_qmap_addr = pages + ptoa(2);
788         }
789 }
790  
791 SYSINIT(rpages_init, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_ANY, pmap_init_reserved_pages, NULL);
792
793 /*
794  * Setup the PAT MSR.
795  */
796 static void
797 __CONCAT(PMTYPE, init_pat)(void)
798 {
799         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
800         uint64_t pat_msr;
801         u_long cr0, cr4;
802         int i;
803
804         /* Set default PAT index table. */
805         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
806                 pat_table[i] = -1;
807         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
808         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
809         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
810         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
811         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
812         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
813
814         /*
815          * Bail if this CPU doesn't implement PAT.
816          * We assume that PAT support implies PGE.
817          */
818         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
819                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
820                         pat_index[i] = pat_table[i];
821                 pat_works = 0;
822                 return;
823         }
824
825         /*
826          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
827          * PAT entries.
828          *
829          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
830          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
831          * or Mode C Paging)
832          *
833          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
834          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
835          */
836         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
837             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
838                 pat_works = 0;
839
840         /* Initialize default PAT entries. */
841         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
842             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
843             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
844             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
845             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
846             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
847             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
848             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
849
850         if (pat_works) {
851                 /*
852                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
853                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
854                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
855                  */
856                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
857                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
858                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
859                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
860                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
861                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
862         } else {
863                 /*
864                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
865                  */
866                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
867                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
868                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
869         }
870
871         /* Disable PGE. */
872         cr4 = rcr4();
873         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
874
875         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
876         cr0 = rcr0();
877         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
878
879         /* Flushes caches and TLBs. */
880         wbinvd();
881         invltlb();
882
883         /* Update PAT and index table. */
884         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
885         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
886                 pat_index[i] = pat_table[i];
887
888         /* Flush caches and TLBs again. */
889         wbinvd();
890         invltlb();
891
892         /* Restore caches and PGE. */
893         load_cr0(cr0);
894         load_cr4(cr4);
895 }
896
897 #ifdef PMAP_PAE_COMP
898 static void *
899 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, int domain, uint8_t *flags,
900     int wait)
901 {
902
903         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
904         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
905         return ((void *)kmem_alloc_contig_domainset(DOMAINSET_FIXED(domain),
906             bytes, wait, 0x0ULL, 0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
907 }
908 #endif
909
910 /*
911  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
912  * Requirements:
913  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
914  *    are ever set, PG_V in particular.
915  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
916  *    on PAE systems.  This should be ok.
917  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
918  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
919  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
920  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
921  */
922 static vm_offset_t
923 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
924 {
925         pt_entry_t *pte;
926         vm_offset_t va;
927
928         va = *head;
929         if (va == 0)
930                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
931         pte = vtopte(va);
932         *head = *pte;
933         if (*head & PG_V)
934                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
935         *pte = 0;
936         return (va);
937 }
938
939 static void
940 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
941 {
942         pt_entry_t *pte;
943
944         if (va & PG_V)
945                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
946         pte = vtopte(va);
947         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
948         *head = va;
949 }
950
951 static void
952 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
953 {
954         int i;
955         vm_offset_t va;
956
957         *head = 0;
958         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
959                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
960                 pmap_ptelist_free(head, va);
961         }
962 }
963
964
965 /*
966  *      Initialize the pmap module.
967  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
968  *      system needs to map virtual memory.
969  */
970 static void
971 __CONCAT(PMTYPE, init)(void)
972 {
973         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
974         vm_page_t mpte;
975         vm_size_t s;
976         int i, pv_npg;
977
978         /*
979          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
980          * page table pages.
981          */ 
982         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
983         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
984                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + ptoa(i));
985                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
986                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
987                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
988                 mpte->pindex = i + KPTDI;
989                 mpte->phys_addr = KPTphys + ptoa(i);
990                 mpte->wire_count = 1;
991                 if (pseflag != 0 &&
992                     KERNBASE <= i << PDRSHIFT && i << PDRSHIFT < KERNend &&
993                     pmap_insert_pt_page(kernel_pmap, mpte))
994                         panic("pmap_init: pmap_insert_pt_page failed");
995         }
996         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
997         vm_wire_add(NKPT);
998
999         /*
1000          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
1001          * high water mark so that the system can recover from excessive
1002          * numbers of pv entries.
1003          */
1004         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1005         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
1006         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1007         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
1008         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1009
1010         /*
1011          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
1012          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
1013          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
1014          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
1015          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
1016          * include at least one feature that is only supported by older Intel
1017          * or newer AMD processors.
1018          */
1019         if (vm_guest != VM_GUEST_NO && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
1020             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
1021             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
1022             AMDID2_FMA4)) == 0)
1023                 workaround_erratum383 = 1;
1024
1025         /*
1026          * Are large page mappings supported and enabled?
1027          */
1028         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
1029         if (pseflag == 0)
1030                 pg_ps_enabled = 0;
1031         else if (pg_ps_enabled) {
1032                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
1033                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
1034                 pagesizes[1] = NBPDR;
1035         }
1036
1037         /*
1038          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
1039          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
1040          */
1041         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
1042             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
1043
1044         /*
1045          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
1046          */
1047         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
1048         s = round_page(s);
1049         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(s, M_WAITOK | M_ZERO);
1050         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
1051                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
1052
1053         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
1054         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
1055         if (pv_chunkbase == NULL)
1056                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
1057         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
1058 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1059         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
1060             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
1061             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
1062         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
1063 #endif
1064
1065         pmap_initialized = 1;
1066         pmap_init_trm();
1067
1068         if (!bootverbose)
1069                 return;
1070         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
1071                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
1072                 if (ppim->va == 0)
1073                         continue;
1074                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
1075                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
1076         }
1077
1078 }
1079
1080 extern u_long pmap_pde_demotions;
1081 extern u_long pmap_pde_mappings;
1082 extern u_long pmap_pde_p_failures;
1083 extern u_long pmap_pde_promotions;
1084
1085 /***************************************************
1086  * Low level helper routines.....
1087  ***************************************************/
1088
1089 static boolean_t
1090 __CONCAT(PMTYPE, is_valid_memattr)(pmap_t pmap __unused, vm_memattr_t mode)
1091 {
1092
1093         return (mode >= 0 && mode < PAT_INDEX_SIZE &&
1094             pat_index[(int)mode] >= 0);
1095 }
1096
1097 /*
1098  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
1099  * caching mode.
1100  */
1101 static int
1102 __CONCAT(PMTYPE, cache_bits)(pmap_t pmap, int mode, boolean_t is_pde)
1103 {
1104         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
1105
1106         if (!pmap_is_valid_memattr(pmap, mode))
1107                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
1108
1109         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
1110         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
1111
1112         /* Map the caching mode to a PAT index. */
1113         pat_idx = pat_index[mode];
1114
1115         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
1116         cache_bits = 0;
1117         if (pat_idx & 0x4)
1118                 cache_bits |= pat_flag;
1119         if (pat_idx & 0x2)
1120                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
1121         if (pat_idx & 0x1)
1122                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
1123         return (cache_bits);
1124 }
1125
1126 static bool
1127 __CONCAT(PMTYPE, ps_enabled)(pmap_t pmap __unused)
1128 {
1129
1130         return (pg_ps_enabled);
1131 }
1132
1133 /*
1134  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
1135  */
1136 static void
1137 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1138 {
1139         pd_entry_t *pde;
1140
1141         pde = pmap_pde(kernel_pmap, va);
1142         pde_store(pde, newpde);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
1147  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
1148  * calling processor's TLB is affected.
1149  *
1150  * The calling thread must be pinned to a processor.
1151  */
1152 static void
1153 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
1154 {
1155
1156         if ((newpde & PG_PS) == 0)
1157                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
1158                 invlpg(va);
1159         else /* if ((newpde & PG_G) == 0) */
1160                 /*
1161                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
1162                  * because there are too many to flush individually.
1163                  */
1164                 invltlb();
1165 }
1166
1167 #ifdef SMP
1168 /*
1169  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
1170  *
1171  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
1172  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
1173  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
1174  * processor could cache an old, pre-update entry without being
1175  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
1176  * active on another processor after its pm_active field is checked by
1177  * one of the following functions but before a store updating the page
1178  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
1179  * processor before its pm_active field is checked but due to
1180  * speculative loads one of the following functions stills reads the
1181  * pmap as inactive on the other processor.
1182  * 
1183  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
1184  * immutable.  The kernel page table is always active on every
1185  * processor.
1186  */
1187 static void
1188 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1189 {
1190         cpuset_t *mask, other_cpus;
1191         u_int cpuid;
1192
1193         sched_pin();
1194         if (pmap == kernel_pmap) {
1195                 invlpg(va);
1196                 mask = &all_cpus;
1197         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1198                 mask = &all_cpus;
1199         } else {
1200                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1201                 other_cpus = all_cpus;
1202                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1203                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1204                 mask = &other_cpus;
1205         }
1206         smp_masked_invlpg(*mask, va, pmap);
1207         sched_unpin();
1208 }
1209
1210 /* 4k PTEs -- Chosen to exceed the total size of Broadwell L2 TLB */
1211 #define PMAP_INVLPG_THRESHOLD   (4 * 1024 * PAGE_SIZE)
1212
1213 static void
1214 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1215 {
1216         cpuset_t *mask, other_cpus;
1217         vm_offset_t addr;
1218         u_int cpuid;
1219
1220         if (eva - sva >= PMAP_INVLPG_THRESHOLD) {
1221                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
1222                 return;
1223         }
1224
1225         sched_pin();
1226         if (pmap == kernel_pmap) {
1227                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1228                         invlpg(addr);
1229                 mask = &all_cpus;
1230         } else  if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1231                 mask = &all_cpus;
1232         } else {
1233                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1234                 other_cpus = all_cpus;
1235                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1236                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1237                 mask = &other_cpus;
1238         }
1239         smp_masked_invlpg_range(*mask, sva, eva, pmap);
1240         sched_unpin();
1241 }
1242
1243 static void
1244 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1245 {
1246         cpuset_t *mask, other_cpus;
1247         u_int cpuid;
1248
1249         sched_pin();
1250         if (pmap == kernel_pmap) {
1251                 invltlb();
1252                 mask = &all_cpus;
1253         } else if (!CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1254                 mask = &all_cpus;
1255         } else {
1256                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1257                 other_cpus = all_cpus;
1258                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1259                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1260                 mask = &other_cpus;
1261         }
1262         smp_masked_invltlb(*mask, pmap);
1263         sched_unpin();
1264 }
1265
1266 static void
1267 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1268 {
1269
1270         sched_pin();
1271         wbinvd();
1272         smp_cache_flush();
1273         sched_unpin();
1274 }
1275
1276 struct pde_action {
1277         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1278         vm_offset_t va;
1279         pd_entry_t *pde;
1280         pd_entry_t newpde;
1281         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1282 };
1283
1284 static void
1285 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1286 {
1287         struct pde_action *act = arg;
1288         pd_entry_t *pde;
1289
1290         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1291                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, act->va);
1292                 pde_store(pde, act->newpde);
1293         }
1294 }
1295
1296 static void
1297 pmap_update_pde_user(void *arg)
1298 {
1299         struct pde_action *act = arg;
1300
1301         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1302                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1303 }
1304
1305 static void
1306 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1307 {
1308         struct pde_action *act = arg;
1309
1310         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1311                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1312 }
1313
1314 /*
1315  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1316  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1317  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1318  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1319  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1320  * hardware error.
1321  */
1322 static void
1323 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1324 {
1325         struct pde_action act;
1326         cpuset_t active, other_cpus;
1327         u_int cpuid;
1328
1329         sched_pin();
1330         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1331         other_cpus = all_cpus;
1332         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1333         if (pmap == kernel_pmap)
1334                 active = all_cpus;
1335         else
1336                 active = pmap->pm_active;
1337         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1338                 act.store = cpuid;
1339                 act.invalidate = active;
1340                 act.va = va;
1341                 act.pde = pde;
1342                 act.newpde = newpde;
1343                 CPU_SET(cpuid, &active);
1344                 smp_rendezvous_cpus(active,
1345                     smp_no_rendezvous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1346                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1347                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1348         } else {
1349                 if (pmap == kernel_pmap)
1350                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1351                 else
1352                         pde_store(pde, newpde);
1353                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1354                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1355         }
1356         sched_unpin();
1357 }
1358 #else /* !SMP */
1359 /*
1360  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1361  * We inline these within pmap.c for speed.
1362  */
1363 static void
1364 pmap_invalidate_page_int(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1365 {
1366
1367         if (pmap == kernel_pmap)
1368                 invlpg(va);
1369 }
1370
1371 static void
1372 pmap_invalidate_range_int(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1373 {
1374         vm_offset_t addr;
1375
1376         if (pmap == kernel_pmap)
1377                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1378                         invlpg(addr);
1379 }
1380
1381 static void
1382 pmap_invalidate_all_int(pmap_t pmap)
1383 {
1384
1385         if (pmap == kernel_pmap)
1386                 invltlb();
1387 }
1388
1389 static void
1390 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_cache)(void)
1391 {
1392
1393         wbinvd();
1394 }
1395
1396 static void
1397 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1398 {
1399
1400         if (pmap == kernel_pmap)
1401                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1402         else
1403                 pde_store(pde, newpde);
1404         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1405                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1406 }
1407 #endif /* !SMP */
1408
1409 static void
1410 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_page)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1411 {
1412
1413         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1414 }
1415
1416 static void
1417 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_range)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva,
1418     vm_offset_t eva)
1419 {
1420
1421         pmap_invalidate_range_int(pmap, sva, eva);
1422 }
1423
1424 static void
1425 __CONCAT(PMTYPE, invalidate_all)(pmap_t pmap)
1426 {
1427
1428         pmap_invalidate_all_int(pmap);
1429 }
1430
1431 static void
1432 pmap_invalidate_pde_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1433 {
1434
1435         /*
1436          * When the PDE has PG_PROMOTED set, the 2- or 4MB page mapping was
1437          * created by a promotion that did not invalidate the 512 or 1024 4KB
1438          * page mappings that might exist in the TLB.  Consequently, at this
1439          * point, the TLB may hold both 4KB and 2- or 4MB page mappings for
1440          * the address range [va, va + NBPDR).  Therefore, the entire range
1441          * must be invalidated here.  In contrast, when PG_PROMOTED is clear,
1442          * the TLB will not hold any 4KB page mappings for the address range
1443          * [va, va + NBPDR), and so a single INVLPG suffices to invalidate the
1444          * 2- or 4MB page mapping from the TLB.
1445          */
1446         if ((pde & PG_PROMOTED) != 0)
1447                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, va + NBPDR - 1);
1448         else
1449                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
1450 }
1451
1452 /*
1453  * Are we current address space or kernel?
1454  */
1455 static __inline int
1456 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1457 {
1458
1459         return (pmap == kernel_pmap);
1460 }
1461
1462 /*
1463  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1464  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1465  */
1466 static pt_entry_t *
1467 __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1468 {
1469         pd_entry_t newpf;
1470         pd_entry_t *pde;
1471
1472         pde = pmap_pde(pmap, va);
1473         if (*pde & PG_PS)
1474                 return (pde);
1475         if (*pde != 0) {
1476                 /* are we current address space or kernel? */
1477                 if (pmap_is_current(pmap))
1478                         return (vtopte(va));
1479                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1480                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1481                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1482                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1483                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
1484                             (vm_offset_t)PADDR2);
1485                 }
1486                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1487         }
1488         return (NULL);
1489 }
1490
1491 /*
1492  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1493  * being NULL.
1494  */
1495 static __inline void
1496 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1497 {
1498
1499         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1500                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1505  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1506  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1507  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1508  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1509  */
1510 static __inline void
1511 invlcaddr(void *caddr)
1512 {
1513
1514         invlpg((u_int)caddr);
1515 }
1516
1517 /*
1518  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1519  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1520  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1521  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1522  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1523  *
1524  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1525  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1526  */
1527 static pt_entry_t *
1528 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1529 {
1530         pd_entry_t newpf;
1531         pd_entry_t *pde;
1532
1533         pde = pmap_pde(pmap, va);
1534         if (*pde & PG_PS)
1535                 return (pde);
1536         if (*pde != 0) {
1537                 /* are we current address space or kernel? */
1538                 if (pmap_is_current(pmap))
1539                         return (vtopte(va));
1540                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1541                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1542                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1543                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1544                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1545 #ifdef SMP
1546                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1547 #endif
1548                         invlcaddr(PADDR1);
1549                         PMAP1changed++;
1550                 } else
1551 #ifdef SMP
1552                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1553                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1554                         invlcaddr(PADDR1);
1555                         PMAP1changedcpu++;
1556                 } else
1557 #endif
1558                         PMAP1unchanged++;
1559                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1560         }
1561         return (0);
1562 }
1563
1564 static pt_entry_t *
1565 pmap_pte_quick3(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1566 {
1567         pd_entry_t newpf;
1568         pd_entry_t *pde;
1569
1570         pde = pmap_pde(pmap, va);
1571         if (*pde & PG_PS)
1572                 return (pde);
1573         if (*pde != 0) {
1574                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1575                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1576                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1577                 if ((*PMAP3 & PG_FRAME) != newpf) {
1578                         *PMAP3 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1579 #ifdef SMP
1580                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1581 #endif
1582                         invlcaddr(PADDR3);
1583                         PMAP1changed++;
1584                 } else
1585 #ifdef SMP
1586                 if (PMAP3cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1587                         PMAP3cpu = PCPU_GET(cpuid);
1588                         invlcaddr(PADDR3);
1589                         PMAP1changedcpu++;
1590                 } else
1591 #endif
1592                         PMAP1unchanged++;
1593                 return (PADDR3 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1594         }
1595         return (0);
1596 }
1597
1598 static pt_entry_t
1599 pmap_pte_ufast(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde)
1600 {
1601         pt_entry_t *eh_ptep, pte, *ptep;
1602
1603         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1604         pde &= PG_FRAME;
1605         critical_enter();
1606         eh_ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_ptep);
1607         if ((*eh_ptep & PG_FRAME) != pde) {
1608                 *eh_ptep = pde | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1609                 invlcaddr((void *)PCPU_GET(pmap_eh_va));
1610         }
1611         ptep = (pt_entry_t *)PCPU_GET(pmap_eh_va) + (i386_btop(va) &
1612             (NPTEPG - 1));
1613         pte = *ptep;
1614         critical_exit();
1615         return (pte);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Extract from the kernel page table the physical address that is mapped by
1620  * the given virtual address "va".
1621  *
1622  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1623  */
1624 static vm_paddr_t
1625 __CONCAT(PMTYPE, kextract)(vm_offset_t va)
1626 {
1627         vm_paddr_t pa;
1628
1629         if ((pa = pte_load(&PTD[va >> PDRSHIFT])) & PG_PS) {
1630                 pa = (pa & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1631         } else {
1632                 /*
1633                  * Beware of a concurrent promotion that changes the PDE at
1634                  * this point!  For example, vtopte() must not be used to
1635                  * access the PTE because it would use the new PDE.  It is,
1636                  * however, safe to use the old PDE because the page table
1637                  * page is preserved by the promotion.
1638                  */
1639                 pa = KPTmap[i386_btop(va)];
1640                 pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1641         }
1642         return (pa);
1643 }
1644
1645 /*
1646  *      Routine:        pmap_extract
1647  *      Function:
1648  *              Extract the physical page address associated
1649  *              with the given map/virtual_address pair.
1650  */
1651 static vm_paddr_t
1652 __CONCAT(PMTYPE, extract)(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1653 {
1654         vm_paddr_t rtval;
1655         pt_entry_t pte;
1656         pd_entry_t pde;
1657
1658         rtval = 0;
1659         PMAP_LOCK(pmap);
1660         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1661         if (pde != 0) {
1662                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1663                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1664                 else {
1665                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1666                         rtval = (pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1667                 }
1668         }
1669         PMAP_UNLOCK(pmap);
1670         return (rtval);
1671 }
1672
1673 /*
1674  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1675  *      Function:
1676  *              Atomically extract and hold the physical page
1677  *              with the given pmap and virtual address pair
1678  *              if that mapping permits the given protection.
1679  */
1680 static vm_page_t
1681 __CONCAT(PMTYPE, extract_and_hold)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1682 {
1683         pd_entry_t pde;
1684         pt_entry_t pte;
1685         vm_page_t m;
1686         vm_paddr_t pa;
1687
1688         pa = 0;
1689         m = NULL;
1690         PMAP_LOCK(pmap);
1691 retry:
1692         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1693         if (pde != 0) {
1694                 if (pde & PG_PS) {
1695                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1696                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1697                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1698                                         goto retry;
1699                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1700                         }
1701                 } else {
1702                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, va, pde);
1703                         if (pte != 0 &&
1704                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1705                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1706                                     &pa))
1707                                         goto retry;
1708                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
1709                         }
1710                 }
1711                 if (m != NULL)
1712                         vm_page_hold(m);
1713         }
1714         PA_UNLOCK_COND(pa);
1715         PMAP_UNLOCK(pmap);
1716         return (m);
1717 }
1718
1719 /***************************************************
1720  * Low level mapping routines.....
1721  ***************************************************/
1722
1723 /*
1724  * Add a wired page to the kva.
1725  * Note: not SMP coherent.
1726  *
1727  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1728  */
1729 static void
1730 __CONCAT(PMTYPE, kenter)(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1731 {
1732         pt_entry_t *pte;
1733
1734         pte = vtopte(va);
1735         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1736 }
1737
1738 static __inline void
1739 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1740 {
1741         pt_entry_t *pte;
1742
1743         pte = vtopte(va);
1744         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1745             mode, 0));
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Remove a page from the kernel pagetables.
1750  * Note: not SMP coherent.
1751  *
1752  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1753  */
1754 static void
1755 __CONCAT(PMTYPE, kremove)(vm_offset_t va)
1756 {
1757         pt_entry_t *pte;
1758
1759         pte = vtopte(va);
1760         pte_clear(pte);
1761 }
1762
1763 /*
1764  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1765  *      virtual address space.
1766  *
1767  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1768  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1769  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1770  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1771  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1772  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1773  *      region.
1774  */
1775 static vm_offset_t
1776 __CONCAT(PMTYPE, map)(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end,
1777     int prot)
1778 {
1779         vm_offset_t va, sva;
1780         vm_paddr_t superpage_offset;
1781         pd_entry_t newpde;
1782
1783         va = *virt;
1784         /*
1785          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1786          * least one superpage mapping to be created?
1787          */ 
1788         superpage_offset = start & PDRMASK;
1789         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1790                 /*
1791                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1792                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1793                  */
1794                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1795                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1796                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1797                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1798         }
1799         sva = va;
1800         while (start < end) {
1801                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1802                     pseflag != 0) {
1803                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1804                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1805                         newpde = start | PG_PS | PG_RW | PG_V;
1806                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1807                         va += NBPDR;
1808                         start += NBPDR;
1809                 } else {
1810                         pmap_kenter(va, start);
1811                         va += PAGE_SIZE;
1812                         start += PAGE_SIZE;
1813                 }
1814         }
1815         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1816         *virt = va;
1817         return (sva);
1818 }
1819
1820
1821 /*
1822  * Add a list of wired pages to the kva
1823  * this routine is only used for temporary
1824  * kernel mappings that do not need to have
1825  * page modification or references recorded.
1826  * Note that old mappings are simply written
1827  * over.  The page *must* be wired.
1828  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1829  */
1830 static void
1831 __CONCAT(PMTYPE, qenter)(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1832 {
1833         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1834         vm_page_t m;
1835
1836         oldpte = 0;
1837         pte = vtopte(sva);
1838         endpte = pte + count;
1839         while (pte < endpte) {
1840                 m = *ma++;
1841                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(kernel_pmap,
1842                     m->md.pat_mode, 0);
1843                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1844                         oldpte |= *pte;
1845 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1846                         pte_store(pte, pa | pg_nx | PG_RW | PG_V);
1847 #else
1848                         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V);
1849 #endif
1850                 }
1851                 pte++;
1852         }
1853         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1854                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, sva + count *
1855                     PAGE_SIZE);
1856 }
1857
1858 /*
1859  * This routine tears out page mappings from the
1860  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1861  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1862  */
1863 static void
1864 __CONCAT(PMTYPE, qremove)(vm_offset_t sva, int count)
1865 {
1866         vm_offset_t va;
1867
1868         va = sva;
1869         while (count-- > 0) {
1870                 pmap_kremove(va);
1871                 va += PAGE_SIZE;
1872         }
1873         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, sva, va);
1874 }
1875
1876 /***************************************************
1877  * Page table page management routines.....
1878  ***************************************************/
1879 /*
1880  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1881  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1882  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1883  */
1884 static __inline void
1885 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1886     boolean_t set_PG_ZERO)
1887 {
1888
1889         if (set_PG_ZERO)
1890                 m->flags |= PG_ZERO;
1891         else
1892                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1893         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1894 }
1895
1896 /*
1897  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1898  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1899  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1900  * ordered by this virtual address range.
1901  */
1902 static __inline int
1903 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1904 {
1905
1906         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1907         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1908 }
1909
1910 /*
1911  * Removes the page table page mapping the specified virtual address from the
1912  * specified pmap's collection of idle page table pages, and returns it.
1913  * Otherwise, returns NULL if there is no page table page corresponding to the
1914  * specified virtual address.
1915  */
1916 static __inline vm_page_t
1917 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1918 {
1919
1920         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1921         return (vm_radix_remove(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1922 }
1923
1924 /*
1925  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1926  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1927  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1928  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1929  */
1930 static inline boolean_t
1931 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1932 {
1933
1934         --m->wire_count;
1935         if (m->wire_count == 0) {
1936                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1937                 return (TRUE);
1938         } else
1939                 return (FALSE);
1940 }
1941
1942 static void
1943 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1944 {
1945
1946         /*
1947          * unmap the page table page
1948          */
1949         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1950         --pmap->pm_stats.resident_count;
1951
1952         /*
1953          * There is not need to invalidate the recursive mapping since
1954          * we never instantiate such mapping for the usermode pmaps,
1955          * and never remove page table pages from the kernel pmap.
1956          * Put page on a list so that it is released since all TLB
1957          * shootdown is done.
1958          */
1959         MPASS(pmap != kernel_pmap);
1960         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1961 }
1962
1963 /*
1964  * After removing a page table entry, this routine is used to
1965  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1966  */
1967 static int
1968 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1969 {
1970         pd_entry_t ptepde;
1971         vm_page_t mpte;
1972
1973         if (pmap == kernel_pmap)
1974                 return (0);
1975         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1976         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1977         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1978 }
1979
1980 /*
1981  * Initialize the pmap for the swapper process.
1982  */
1983 static void
1984 __CONCAT(PMTYPE, pinit0)(pmap_t pmap)
1985 {
1986
1987         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1988         pmap->pm_pdir = IdlePTD;
1989 #ifdef PMAP_PAE_COMP
1990         pmap->pm_pdpt = IdlePDPT;
1991 #endif
1992         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1993         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1994         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1995         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1996         pmap_activate_boot(pmap);
1997 }
1998
1999 /*
2000  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
2001  * such as one in a vmspace structure.
2002  */
2003 static int
2004 __CONCAT(PMTYPE, pinit)(pmap_t pmap)
2005 {
2006         vm_page_t m;
2007         int i;
2008
2009         /*
2010          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
2011          * page directory table.
2012          */
2013         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
2014                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
2015                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
2016                         return (0);
2017 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2018                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
2019                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
2020                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
2021                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
2022                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
2023                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
2024 #endif
2025                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
2026         }
2027         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2028             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
2029
2030         /*
2031          * allocate the page directory page(s)
2032          */
2033         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2034                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
2035                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_WAITOK);
2036                 pmap->pm_ptdpg[i] = m;
2037 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2038                 pmap->pm_pdpt[i] = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V;
2039 #endif
2040         }
2041
2042         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, pmap->pm_ptdpg, NPGPTD);
2043
2044         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2045                 if ((pmap->pm_ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
2046                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
2047
2048         /* Install the trampoline mapping. */
2049         pmap->pm_pdir[TRPTDI] = PTD[TRPTDI];
2050
2051         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
2052         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
2053         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
2054
2055         return (1);
2056 }
2057
2058 /*
2059  * this routine is called if the page table page is not
2060  * mapped correctly.
2061  */
2062 static vm_page_t
2063 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
2064 {
2065         vm_paddr_t ptepa;
2066         vm_page_t m;
2067
2068         /*
2069          * Allocate a page table page.
2070          */
2071         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
2072             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
2073                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
2074                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2075                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2076                         vm_wait(NULL);
2077                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2078                         PMAP_LOCK(pmap);
2079                 }
2080
2081                 /*
2082                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
2083                  * page may have been allocated.
2084                  */
2085                 return (NULL);
2086         }
2087         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2088                 pmap_zero_page(m);
2089
2090         /*
2091          * Map the pagetable page into the process address space, if
2092          * it isn't already there.
2093          */
2094
2095         pmap->pm_stats.resident_count++;
2096
2097         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2098         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2099                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
2100
2101         return (m);
2102 }
2103
2104 static vm_page_t
2105 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
2106 {
2107         u_int ptepindex;
2108         pd_entry_t ptepa;
2109         vm_page_t m;
2110
2111         /*
2112          * Calculate pagetable page index
2113          */
2114         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2115 retry:
2116         /*
2117          * Get the page directory entry
2118          */
2119         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2120
2121         /*
2122          * This supports switching from a 4MB page to a
2123          * normal 4K page.
2124          */
2125         if (ptepa & PG_PS) {
2126                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
2127                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2128         }
2129
2130         /*
2131          * If the page table page is mapped, we just increment the
2132          * hold count, and activate it.
2133          */
2134         if (ptepa) {
2135                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
2136                 m->wire_count++;
2137         } else {
2138                 /*
2139                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
2140                  * been deallocated. 
2141                  */
2142                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
2143                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
2144                         goto retry;
2145         }
2146         return (m);
2147 }
2148
2149
2150 /***************************************************
2151 * Pmap allocation/deallocation routines.
2152  ***************************************************/
2153
2154 /*
2155  * Release any resources held by the given physical map.
2156  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2157  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2158  */
2159 static void
2160 __CONCAT(PMTYPE, release)(pmap_t pmap)
2161 {
2162         vm_page_t m;
2163         int i;
2164
2165         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2166             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2167             pmap->pm_stats.resident_count));
2168         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2169             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2170         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
2171             ("releasing active pmap %p", pmap));
2172
2173         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2174
2175         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2176                 m = pmap->pm_ptdpg[i];
2177 #ifdef PMAP_PAE_COMP
2178                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2179                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2180 #endif
2181                 vm_page_unwire_noq(m);
2182                 vm_page_free(m);
2183         }
2184 }
2185
2186 /*
2187  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2188  */
2189 static void
2190 __CONCAT(PMTYPE, growkernel)(vm_offset_t addr)
2191 {
2192         vm_paddr_t ptppaddr;
2193         vm_page_t nkpg;
2194         pd_entry_t newpdir;
2195
2196         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2197         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2198         if (addr - 1 >= vm_map_max(kernel_map))
2199                 addr = vm_map_max(kernel_map);
2200         while (kernel_vm_end < addr) {
2201                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2202                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2203                         if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2204                                 kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2205                                 break;
2206                         }
2207                         continue;
2208                 }
2209
2210                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2211                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2212                     VM_ALLOC_ZERO);
2213                 if (nkpg == NULL)
2214                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2215
2216                 nkpt++;
2217
2218                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2219                         pmap_zero_page(nkpg);
2220                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2221                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2222                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = newpdir;
2223
2224                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2225                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2226                 if (kernel_vm_end - 1 >= vm_map_max(kernel_map)) {
2227                         kernel_vm_end = vm_map_max(kernel_map);
2228                         break;
2229                 }
2230         }
2231 }
2232
2233
2234 /***************************************************
2235  * page management routines.
2236  ***************************************************/
2237
2238 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2239 CTASSERT(_NPCM == 11);
2240 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2241
2242 static __inline struct pv_chunk *
2243 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2244 {
2245
2246         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2247 }
2248
2249 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2250
2251 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2252 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2253
2254 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2255         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2256         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2257         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2258         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2259 };
2260
2261 #ifdef PV_STATS
2262 extern int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2263 extern long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2264 extern int pv_entry_spare;
2265 #endif
2266
2267 /*
2268  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2269  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2270  * another pv entry chunk.
2271  */
2272 static vm_page_t
2273 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2274 {
2275         struct pch newtail;
2276         struct pv_chunk *pc;
2277         struct md_page *pvh;
2278         pd_entry_t *pde;
2279         pmap_t pmap;
2280         pt_entry_t *pte, tpte;
2281         pv_entry_t pv;
2282         vm_offset_t va;
2283         vm_page_t m, m_pc;
2284         struct spglist free;
2285         uint32_t inuse;
2286         int bit, field, freed;
2287
2288         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2289         pmap = NULL;
2290         m_pc = NULL;
2291         SLIST_INIT(&free);
2292         TAILQ_INIT(&newtail);
2293         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2294             SLIST_EMPTY(&free))) {
2295                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2296                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2297                         if (pmap != NULL) {
2298                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2299                                 if (pmap != locked_pmap)
2300                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2301                         }
2302                         pmap = pc->pc_pmap;
2303                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2304                         if (pmap > locked_pmap)
2305                                 PMAP_LOCK(pmap);
2306                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2307                                 pmap = NULL;
2308                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2309                                 continue;
2310                         }
2311                 }
2312
2313                 /*
2314                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2315                  */
2316                 freed = 0;
2317                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2318                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2319                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2320                                 bit = bsfl(inuse);
2321                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2322                                 va = pv->pv_va;
2323                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2324                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2325                                         continue;
2326                                 pte = __CONCAT(PMTYPE, pte)(pmap, va);
2327                                 tpte = *pte;
2328                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2329                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2330                                 pmap_pte_release(pte);
2331                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2332                                         continue;
2333                                 KASSERT(tpte != 0,
2334                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2335                                     pmap, va));
2336                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2337                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
2338                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2339                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2340                                         vm_page_dirty(m);
2341                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2342                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2343                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2344                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2345                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2346                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2347                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2348                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2349                                                     PGA_WRITEABLE);
2350                                         }
2351                                 }
2352                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2353                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2354                                 freed++;
2355                         }
2356                 }
2357                 if (freed == 0) {
2358                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2359                         continue;
2360                 }
2361                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2362                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2363                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2364                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2365                 pv_entry_count -= freed;
2366                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2367                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2368                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2369                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2370                                     pc_list);
2371                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2372
2373                                 /*
2374                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2375                                  * sufficient.
2376                                  */
2377                                 if (pmap == locked_pmap)
2378                                         goto out;
2379                                 break;
2380                         }
2381                 if (field == _NPCM) {
2382                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2383                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2384                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2385                         /* Entire chunk is free; return it. */
2386                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2387                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2388                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2389                         break;
2390                 }
2391         }
2392 out:
2393         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2394         if (pmap != NULL) {
2395                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
2396                 if (pmap != locked_pmap)
2397                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2398         }
2399         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2400                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2401                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2402                 /* Recycle a freed page table page. */
2403                 m_pc->wire_count = 1;
2404         }
2405         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2406         return (m_pc);
2407 }
2408
2409 /*
2410  * free the pv_entry back to the free list
2411  */
2412 static void
2413 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2414 {
2415         struct pv_chunk *pc;
2416         int idx, field, bit;
2417
2418         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2419         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2420         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2421         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2422         pv_entry_count--;
2423         pc = pv_to_chunk(pv);
2424         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2425         field = idx / 32;
2426         bit = idx % 32;
2427         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2428         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2429                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2430                         /*
2431                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2432                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2433                          */
2434                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2435                             pc)) {
2436                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2437                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2438                                     pc_list);
2439                         }
2440                         return;
2441                 }
2442         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2443         free_pv_chunk(pc);
2444 }
2445
2446 static void
2447 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2448 {
2449         vm_page_t m;
2450
2451         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2452         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2453         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2454         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2455         /* entire chunk is free, return it */
2456         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2457         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2458         vm_page_unwire(m, PQ_NONE);
2459         vm_page_free(m);
2460         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2465  * when needed.
2466  */
2467 static pv_entry_t
2468 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2469 {
2470         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2471         static struct timeval lastprint;
2472         int bit, field;
2473         pv_entry_t pv;
2474         struct pv_chunk *pc;
2475         vm_page_t m;
2476
2477         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2478         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2479         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2480         pv_entry_count++;
2481         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2482                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2483                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2484                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2485                             "vm.pmap.pv_entries tunable.\n");
2486 retry:
2487         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2488         if (pc != NULL) {
2489                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2490                         if (pc->pc_map[field]) {
2491                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2492                                 break;
2493                         }
2494                 }
2495                 if (field < _NPCM) {
2496                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2497                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2498                         /* If this was the last item, move it to tail */
2499                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2500                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2501                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2502                                         return (pv);    /* not full, return */
2503                                 }
2504                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2505                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2506                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2507                         return (pv);
2508                 }
2509         }
2510         /*
2511          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2512          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2513          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2514          */
2515         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2516             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2517                 if (try) {
2518                         pv_entry_count--;
2519                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2520                         return (NULL);
2521                 }
2522                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2523                 if (m == NULL)
2524                         goto retry;
2525         }
2526         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2527         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2528         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2529         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2530         pc->pc_pmap = pmap;
2531         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2532         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2533                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2534         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2535         pv = &pc->pc_pventry[0];
2536         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2537         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2538         return (pv);
2539 }
2540
2541 static __inline pv_entry_t
2542 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2543 {
2544         pv_entry_t pv;
2545
2546         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2547         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2548                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2549                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2550                         break;
2551                 }
2552         }
2553         return (pv);
2554 }
2555
2556 static void
2557 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2558 {
2559         struct md_page *pvh;
2560         pv_entry_t pv;
2561         vm_offset_t va_last;
2562         vm_page_t m;
2563
2564         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2565         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2566             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2567
2568         /*
2569          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2570          * page's pv list.
2571          */
2572         pvh = pa_to_pvh(pa);
2573         va = trunc_4mpage(va);
2574         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2575         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2576         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2577         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2578         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2579         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2580         do {
2581                 m++;
2582                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2583                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2584                 va += PAGE_SIZE;
2585                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2586         } while (va < va_last);
2587 }
2588
2589 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
2590 static void
2591 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2592 {
2593         struct md_page *pvh;
2594         pv_entry_t pv;
2595         vm_offset_t va_last;
2596         vm_page_t m;
2597
2598         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2599         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2600             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2601
2602         /*
2603          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2604          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2605          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2606          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2607          * removes one of the mappings that is being promoted.
2608          */
2609         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2610         va = trunc_4mpage(va);
2611         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2612         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2613         pvh = pa_to_pvh(pa);
2614         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2615         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2616         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2617         do {
2618                 m++;
2619                 va += PAGE_SIZE;
2620                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2621         } while (va < va_last);
2622 }
2623 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
2624
2625 static void
2626 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2627 {
2628         pv_entry_t pv;
2629
2630         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2631         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2632         free_pv_entry(pmap, pv);
2633 }
2634
2635 static void
2636 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2637 {
2638         struct md_page *pvh;
2639
2640         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2641         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2642         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2643                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2644                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2645                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2646         }
2647 }
2648
2649 /*
2650  * Create a pv entry for page at pa for
2651  * (pmap, va).
2652  */
2653 static void
2654 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2655 {
2656         pv_entry_t pv;
2657
2658         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2659         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2660         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2661         pv->pv_va = va;
2662         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2663 }
2664
2665 /*
2666  * Conditionally create a pv entry.
2667  */
2668 static boolean_t
2669 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2670 {
2671         pv_entry_t pv;
2672
2673         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2674         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2675         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2676             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2677                 pv->pv_va = va;
2678                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2679                 return (TRUE);
2680         } else
2681                 return (FALSE);
2682 }
2683
2684 /*
2685  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2686  */
2687 static bool
2688 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t pde, u_int flags)
2689 {
2690         struct md_page *pvh;
2691         pv_entry_t pv;
2692         bool noreclaim;
2693
2694         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2695         noreclaim = (flags & PMAP_ENTER_NORECLAIM) != 0;
2696         if ((noreclaim && pv_entry_count >= pv_entry_high_water) ||
2697             (pv = get_pv_entry(pmap, noreclaim)) == NULL)
2698                 return (false);
2699         pv->pv_va = va;
2700         pvh = pa_to_pvh(pde & PG_PS_FRAME);
2701         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2702         return (true);
2703 }
2704
2705 /*
2706  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2707  */
2708 static void
2709 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2710 {
2711         pt_entry_t *pte;
2712
2713         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2714                 *pte = newpte;  
2715                 newpte += PAGE_SIZE;
2716         }
2717 }
2718
2719 /*
2720  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2721  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2722  */
2723 static boolean_t
2724 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2725 {
2726         pd_entry_t newpde, oldpde;
2727         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2728         vm_paddr_t mptepa;
2729         vm_page_t mpte;
2730         struct spglist free;
2731         vm_offset_t sva;
2732
2733         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2734         oldpde = *pde;
2735         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2736             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2737         if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va)) ==
2738             NULL) {
2739                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2740                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2741                     " is missing"));
2742
2743                 /*
2744                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2745                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2746                  * allocation of the new page table page fails.
2747                  */
2748                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2749                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2750                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2751                         SLIST_INIT(&free);
2752                         sva = trunc_4mpage(va);
2753                         pmap_remove_pde(pmap, pde, sva, &free);
2754                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
2755                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, sva, oldpde);
2756                         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
2757                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2758                             " in pmap %p", va, pmap);
2759                         return (FALSE);
2760                 }
2761                 if (pmap != kernel_pmap)
2762                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2763         }
2764         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2765
2766         /*
2767          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2768          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2769          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2770          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2771          */
2772         if (pmap == kernel_pmap)
2773                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2774         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2775                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2776                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2777 #ifdef SMP
2778                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2779 #endif
2780                         invlcaddr(PADDR1);
2781                         PMAP1changed++;
2782                 } else
2783 #ifdef SMP
2784                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2785                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2786                         invlcaddr(PADDR1);
2787                         PMAP1changedcpu++;
2788                 } else
2789 #endif
2790                         PMAP1unchanged++;
2791                 firstpte = PADDR1;
2792         } else {
2793                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2794                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2795                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2796                         pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap,
2797                             (vm_offset_t)PADDR2);
2798                 }
2799                 firstpte = PADDR2;
2800         }
2801         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2802         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2803             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2804         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2805             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2806         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2807         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2808                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2809
2810         /*
2811          * If the page table page is new, initialize it.
2812          */
2813         if (mpte->wire_count == 1) {
2814                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2815                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2816         }
2817         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2818             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2819             " addresses"));
2820
2821         /*
2822          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2823          * entries.
2824          */ 
2825         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2826                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2827         
2828         /*
2829          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2830          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2831          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2832          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2833          * the read above and the store below. 
2834          */
2835         if (workaround_erratum383)
2836                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2837         else if (pmap == kernel_pmap)
2838                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2839         else
2840                 pde_store(pde, newpde); 
2841         if (firstpte == PADDR2)
2842                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2843
2844         /*
2845          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2846          */
2847         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2848
2849         /*
2850          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2851          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2852          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2853          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2854          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2855          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2856          * the 2mpage to referencing the page table page.
2857          */
2858         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2859                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2860
2861         pmap_pde_demotions++;
2862         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2863             " in pmap %p", va, pmap);
2864         return (TRUE);
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2869  */
2870 static void
2871 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2872 {
2873         pd_entry_t newpde;
2874         vm_paddr_t mptepa;
2875         vm_page_t mpte;
2876
2877         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2878         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, va);
2879         if (mpte == NULL)
2880                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2881
2882         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2883         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2884
2885         /*
2886          * Initialize the page table page.
2887          */
2888         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2889
2890         /*
2891          * Remove the mapping.
2892          */
2893         if (workaround_erratum383)
2894                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2895         else 
2896                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2897
2898         /*
2899          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2900          */
2901         pmap_invalidate_page_int(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2902 }
2903
2904 /*
2905  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2906  */
2907 static void
2908 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2909     struct spglist *free)
2910 {
2911         struct md_page *pvh;
2912         pd_entry_t oldpde;
2913         vm_offset_t eva, va;
2914         vm_page_t m, mpte;
2915
2916         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2917         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2918             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2919         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2920         if (oldpde & PG_W)
2921                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2922
2923         /*
2924          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2925          * PG_G.
2926          */
2927         if ((oldpde & PG_G) != 0)
2928                 pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
2929
2930         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2931         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2932                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2933                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2934                 eva = sva + NBPDR;
2935                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2936                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2937                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2938                                 vm_page_dirty(m);
2939                         if (oldpde & PG_A)
2940                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2941                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2942                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2943                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2944                 }
2945         }
2946         if (pmap == kernel_pmap) {
2947                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2948         } else {
2949                 mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, sva);
2950                 if (mpte != NULL) {
2951                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2952                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2953                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2954                         mpte->wire_count = 0;
2955                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2956                 }
2957         }
2958 }
2959
2960 /*
2961  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2962  */
2963 static int
2964 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2965     struct spglist *free)
2966 {
2967         pt_entry_t oldpte;
2968         vm_page_t m;
2969
2970         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2971         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2972         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2973         KASSERT(oldpte != 0,
2974             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2975         if (oldpte & PG_W)
2976                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2977         /*
2978          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2979          * PG_G.
2980          */
2981         if (oldpte & PG_G)
2982                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, va);
2983         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2984         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2985                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2986                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2987                         vm_page_dirty(m);
2988                 if (oldpte & PG_A)
2989                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2990                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2991         }
2992         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2993 }
2994
2995 /*
2996  * Remove a single page from a process address space
2997  */
2998 static void
2999 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
3000 {
3001         pt_entry_t *pte;
3002
3003         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3004         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3005         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3006         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
3007                 return;
3008         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
3009         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3010 }
3011
3012 /*
3013  * Removes the specified range of addresses from the page table page.
3014  */
3015 static bool
3016 pmap_remove_ptes(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3017     struct spglist *free)
3018 {
3019         pt_entry_t *pte;
3020         bool anyvalid;
3021
3022         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3023         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
3024         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3025         anyvalid = false;
3026         for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != eva; pte++,
3027             sva += PAGE_SIZE) {
3028                 if (*pte == 0)
3029                         continue;
3030
3031                 /*
3032                  * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated by
3033                  * pmap_remove_pte().
3034                  */
3035                 if ((*pte & PG_G) == 0)
3036                         anyvalid = true;
3037
3038                 if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, free))
3039                         break;
3040         }
3041         return (anyvalid);
3042 }
3043
3044 /*
3045  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
3046  *
3047  *      It is assumed that the start and end are properly
3048  *      rounded to the page size.
3049  */
3050 static void
3051 __CONCAT(PMTYPE, remove)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3052 {
3053         vm_offset_t pdnxt;
3054         pd_entry_t ptpaddr;
3055         struct spglist free;
3056         int anyvalid;
3057
3058         /*
3059          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
3060          */
3061         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3062                 return;
3063
3064         anyvalid = 0;
3065         SLIST_INIT(&free);
3066
3067         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3068         sched_pin();
3069         PMAP_LOCK(pmap);
3070
3071         /*
3072          * special handling of removing one page.  a very
3073          * common operation and easy to short circuit some
3074          * code.
3075          */
3076         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
3077             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
3078                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
3079                 goto out;
3080         }
3081
3082         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3083                 u_int pdirindex;
3084
3085                 /*
3086                  * Calculate index for next page table.
3087                  */
3088                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3089                 if (pdnxt < sva)
3090                         pdnxt = eva;
3091                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3092                         break;
3093
3094                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3095                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3096
3097                 /*
3098                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3099                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3100                  */
3101                 if (ptpaddr == 0)
3102                         continue;
3103
3104                 /*
3105                  * Check for large page.
3106                  */
3107                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3108                         /*
3109                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3110                          * demote the mapping and fall through.
3111                          */
3112                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3113                                 /*
3114                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3115                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3116                                  */
3117                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3118                                         anyvalid = 1;
3119                                 pmap_remove_pde(pmap,
3120                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3121                                 continue;
3122                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3123                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3124                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3125                                 continue;
3126                         }
3127                 }
3128
3129                 /*
3130                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3131                  * by the current page table page, or to the end of the
3132                  * range being removed.
3133                  */
3134                 if (pdnxt > eva)
3135                         pdnxt = eva;
3136
3137                 if (pmap_remove_ptes(pmap, sva, pdnxt, &free))
3138                         anyvalid = 1;
3139         }
3140 out:
3141         sched_unpin();
3142         if (anyvalid)
3143                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3144         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3145         PMAP_UNLOCK(pmap);
3146         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3147 }
3148
3149 /*
3150  *      Routine:        pmap_remove_all
3151  *      Function:
3152  *              Removes this physical page from
3153  *              all physical maps in which it resides.
3154  *              Reflects back modify bits to the pager.
3155  *
3156  *      Notes:
3157  *              Original versions of this routine were very
3158  *              inefficient because they iteratively called
3159  *              pmap_remove (slow...)
3160  */
3161
3162 static void
3163 __CONCAT(PMTYPE, remove_all)(vm_page_t m)
3164 {
3165         struct md_page *pvh;
3166         pv_entry_t pv;
3167         pmap_t pmap;
3168         pt_entry_t *pte, tpte;
3169         pd_entry_t *pde;
3170         vm_offset_t va;
3171         struct spglist free;
3172
3173         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3174             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3175         SLIST_INIT(&free);
3176         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3177         sched_pin();
3178         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3179                 goto small_mappings;
3180         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3181         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3182                 va = pv->pv_va;
3183                 pmap = PV_PMAP(pv);
3184                 PMAP_LOCK(pmap);
3185                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3186                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3187                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3188         }
3189 small_mappings:
3190         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3191                 pmap = PV_PMAP(pv);
3192                 PMAP_LOCK(pmap);
3193                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3194                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3195                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3196                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3197                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3198                 tpte = pte_load_clear(pte);
3199                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3200                     pmap, pv->pv_va));
3201                 if (tpte & PG_W)
3202                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3203                 if (tpte & PG_A)
3204                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3205
3206                 /*
3207                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3208                  */
3209                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3210                         vm_page_dirty(m);
3211                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3212                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
3213                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3214                 free_pv_entry(pmap, pv);
3215                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3216         }
3217         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3218         sched_unpin();
3219         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3220         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3221 }
3222
3223 /*
3224  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3225  */
3226 static boolean_t
3227 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3228 {
3229         pd_entry_t newpde, oldpde;
3230         vm_offset_t eva, va;
3231         vm_page_t m;
3232         boolean_t anychanged;
3233
3234         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3235         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3236             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3237         anychanged = FALSE;
3238 retry:
3239         oldpde = newpde = *pde;
3240         if ((oldpde & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3241             (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3242                 eva = sva + NBPDR;
3243                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3244                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3245                         vm_page_dirty(m);
3246         }
3247         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3248                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3249 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3250         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3251                 newpde |= pg_nx;
3252 #endif
3253         if (newpde != oldpde) {
3254                 /*
3255                  * As an optimization to future operations on this PDE, clear
3256                  * PG_PROMOTED.  The impending invalidation will remove any
3257                  * lingering 4KB page mappings from the TLB.
3258                  */
3259                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde & ~PG_PROMOTED))
3260                         goto retry;
3261                 if ((oldpde & PG_G) != 0)
3262                         pmap_invalidate_pde_page(kernel_pmap, sva, oldpde);
3263                 else
3264                         anychanged = TRUE;
3265         }
3266         return (anychanged);
3267 }
3268
3269 /*
3270  *      Set the physical protection on the
3271  *      specified range of this map as requested.
3272  */
3273 static void
3274 __CONCAT(PMTYPE, protect)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
3275     vm_prot_t prot)
3276 {
3277         vm_offset_t pdnxt;
3278         pd_entry_t ptpaddr;
3279         pt_entry_t *pte;
3280         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3281
3282         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3283         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3284                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3285                 return;
3286         }
3287
3288 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3289         if ((prot & (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) ==
3290             (VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE))
3291                 return;
3292 #else
3293         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3294                 return;
3295 #endif
3296
3297         if (pmap_is_current(pmap))
3298                 pv_lists_locked = FALSE;
3299         else {
3300                 pv_lists_locked = TRUE;
3301 resume:
3302                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3303                 sched_pin();
3304         }
3305         anychanged = FALSE;
3306
3307         PMAP_LOCK(pmap);
3308         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3309                 pt_entry_t obits, pbits;
3310                 u_int pdirindex;
3311
3312                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3313                 if (pdnxt < sva)
3314                         pdnxt = eva;
3315
3316                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3317                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3318
3319                 /*
3320                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3321                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3322                  */
3323                 if (ptpaddr == 0)
3324                         continue;
3325
3326                 /*
3327                  * Check for large page.
3328                  */
3329                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3330                         /*
3331                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3332                          * demote the mapping and fall through.
3333                          */
3334                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3335                                 /*
3336                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3337                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3338                                  */
3339                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3340                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3341                                         anychanged = TRUE;
3342                                 continue;
3343                         } else {
3344                                 if (!pv_lists_locked) {
3345                                         pv_lists_locked = TRUE;
3346                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3347                                                 if (anychanged)
3348                                                         pmap_invalidate_all_int(
3349                                                             pmap);
3350                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3351                                                 goto resume;
3352                                         }
3353                                         sched_pin();
3354                                 }
3355                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3356                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3357                                         /*
3358                                          * The large page mapping was
3359                                          * destroyed.
3360                                          */
3361                                         continue;
3362                                 }
3363                         }
3364                 }
3365
3366                 if (pdnxt > eva)
3367                         pdnxt = eva;
3368
3369                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3370                     sva += PAGE_SIZE) {
3371                         vm_page_t m;
3372
3373 retry:
3374                         /*
3375                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3376                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3377                          * significant 32 bits.
3378                          */
3379                         obits = pbits = *pte;
3380                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3381                                 continue;
3382
3383                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3384                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3385                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3386                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3387                                         vm_page_dirty(m);
3388                                 }
3389                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3390                         }
3391 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3392                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3393                                 pbits |= pg_nx;
3394 #endif
3395
3396                         if (pbits != obits) {
3397 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3398                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3399                                         goto retry;
3400 #else
3401                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3402                                     pbits))
3403                                         goto retry;
3404 #endif
3405                                 if (obits & PG_G)
3406                                         pmap_invalidate_page_int(pmap, sva);
3407                                 else
3408                                         anychanged = TRUE;
3409                         }
3410                 }
3411         }
3412         if (anychanged)
3413                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
3414         if (pv_lists_locked) {
3415                 sched_unpin();
3416                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3417         }
3418         PMAP_UNLOCK(pmap);
3419 }
3420
3421 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3422 /*
3423  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3424  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3425  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3426  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3427  * mappings must have identical characteristics.
3428  *
3429  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3430  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3431  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3432  * pmap.
3433  */
3434 static void
3435 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3436 {
3437         pd_entry_t newpde;
3438         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3439         vm_offset_t oldpteva;
3440         vm_page_t mpte;
3441
3442         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3443
3444         /*
3445          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3446          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3447          * within a 2- or 4MB page.
3448          */
3449         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3450 setpde:
3451         newpde = *firstpte;
3452         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3453                 pmap_pde_p_failures++;
3454                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3455                     " in pmap %p", va, pmap);
3456                 return;
3457         }
3458         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3459                 pmap_pde_p_failures++;
3460                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3461                     " in pmap %p", va, pmap);
3462                 return;
3463         }
3464         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3465                 /*
3466                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3467                  * a TLB invalidation.
3468                  */
3469                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3470                     ~PG_RW))  
3471                         goto setpde;
3472                 newpde &= ~PG_RW;
3473         }
3474
3475         /* 
3476          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3477          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3478          * characteristics to the first PTE.
3479          */
3480         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3481         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3482 setpte:
3483                 oldpte = *pte;
3484                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3485                         pmap_pde_p_failures++;
3486                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3487                             " in pmap %p", va, pmap);
3488                         return;
3489                 }
3490                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3491                         /*
3492                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3493                          * without a TLB invalidation.
3494                          */
3495                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3496                             oldpte & ~PG_RW))
3497                                 goto setpte;
3498                         oldpte &= ~PG_RW;
3499                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3500                             (va & ~PDRMASK);
3501                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3502                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3503                 }
3504                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3505                         pmap_pde_p_failures++;
3506                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3507                             " in pmap %p", va, pmap);
3508                         return;
3509                 }
3510                 pa -= PAGE_SIZE;
3511         }
3512
3513         /*
3514          * Save the page table page in its current state until the PDE
3515          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3516          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3517          */
3518         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3519         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3520             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3521             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3522         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3523             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3524         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3525                 pmap_pde_p_failures++;
3526                 CTR2(KTR_PMAP,
3527                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3528                     pmap);
3529                 return;
3530         }
3531
3532         /*
3533          * Promote the pv entries.
3534          */
3535         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3536                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3537
3538         /*
3539          * Propagate the PAT index to its proper position.
3540          */
3541         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3542                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3543
3544         /*
3545          * Map the superpage.
3546          */
3547         if (workaround_erratum383)
3548                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3549         else if (pmap == kernel_pmap)
3550                 pmap_kenter_pde(va, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3551         else
3552                 pde_store(pde, PG_PROMOTED | PG_PS | newpde);
3553
3554         pmap_pde_promotions++;
3555         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3556             " in pmap %p", va, pmap);
3557 }
3558 #endif /* VM_NRESERVLEVEL > 0 */
3559
3560 /*
3561  *      Insert the given physical page (p) at
3562  *      the specified virtual address (v) in the
3563  *      target physical map with the protection requested.
3564  *
3565  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3566  *      that the related pte can not be reclaimed.
3567  *
3568  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3569  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3570  *      insert this page into the given map NOW.
3571  */
3572 static int
3573 __CONCAT(PMTYPE, enter)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3574     vm_prot_t prot, u_int flags, int8_t psind)
3575 {
3576         pd_entry_t *pde;
3577         pt_entry_t *pte;
3578         pt_entry_t newpte, origpte;
3579         pv_entry_t pv;
3580         vm_paddr_t opa, pa;
3581         vm_page_t mpte, om;
3582         int rv;
3583
3584         va = trunc_page(va);
3585         KASSERT((pmap == kernel_pmap && va < VM_MAX_KERNEL_ADDRESS) ||
3586             (pmap != kernel_pmap && va < VM_MAXUSER_ADDRESS),
3587             ("pmap_enter: toobig k%d %#x", pmap == kernel_pmap, va));
3588         KASSERT(va < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
3589             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter into trampoline (va: 0x%x)",
3590             va));
3591         KASSERT(pmap != kernel_pmap || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0 ||
3592             va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3593             ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3594         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3595                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3596         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_RESERVED) == 0,
3597             ("pmap_enter: flags %u has reserved bits set", flags));
3598         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3599         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_A | PG_V);
3600         if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3601                 newpte |= PG_M;
3602         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0)
3603                 newpte |= PG_RW;
3604         KASSERT((newpte & (PG_M | PG_RW)) != PG_M,
3605             ("pmap_enter: flags includes VM_PROT_WRITE but prot doesn't"));
3606 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3607         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3608                 newpte |= pg_nx;
3609 #endif
3610         if ((flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0)
3611                 newpte |= PG_W;
3612         if (pmap != kernel_pmap)
3613                 newpte |= PG_U;
3614         newpte |= pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, psind > 0);
3615         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3616                 newpte |= PG_MANAGED;
3617
3618         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3619         PMAP_LOCK(pmap);
3620         sched_pin();
3621         if (psind == 1) {
3622                 /* Assert the required virtual and physical alignment. */ 
3623                 KASSERT((va & PDRMASK) == 0, ("pmap_enter: va unaligned"));
3624                 KASSERT(m->psind > 0, ("pmap_enter: m->psind < psind"));
3625                 rv = pmap_enter_pde(pmap, va, newpte | PG_PS, flags, m);
3626                 goto out;
3627         }
3628
3629         pde = pmap_pde(pmap, va);
3630         if (pmap != kernel_pmap) {
3631                 /*
3632                  * va is for UVA.
3633                  * In the case that a page table page is not resident,
3634                  * we are creating it here.  pmap_allocpte() handles
3635                  * demotion.
3636                  */
3637                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3638                 if (mpte == NULL) {
3639                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3640                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3641                         rv = KERN_RESOURCE_SHORTAGE;
3642                         goto out;
3643                 }
3644         } else {
3645                 /*
3646                  * va is for KVA, so pmap_demote_pde() will never fail
3647                  * to install a page table page.  PG_V is also
3648                  * asserted by pmap_demote_pde().
3649                  */
3650                 mpte = NULL;
3651                 KASSERT(pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0,
3652                     ("KVA %#x invalid pde pdir %#jx", va,
3653                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]));
3654                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3655                         pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3656         }
3657         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3658
3659         /*
3660          * Page Directory table entry is not valid, which should not
3661          * happen.  We should have either allocated the page table
3662          * page or demoted the existing mapping above.
3663          */
3664         if (pte == NULL) {
3665                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3666                     (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3667         }
3668
3669         origpte = *pte;
3670         pv = NULL;
3671
3672         /*
3673          * Is the specified virtual address already mapped?
3674          */
3675         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3676                 /*
3677                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3678                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3679                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3680                  * the PT page will be also.
3681                  */
3682                 if ((newpte & PG_W) != 0 && (origpte & PG_W) == 0)
3683                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3684                 else if ((newpte & PG_W) == 0 && (origpte & PG_W) != 0)
3685                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3686
3687                 /*
3688                  * Remove the extra PT page reference.
3689                  */
3690                 if (mpte != NULL) {
3691                         mpte->wire_count--;
3692                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3693                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3694                              " va: 0x%x", va));
3695                 }
3696
3697                 /*
3698                  * Has the physical page changed?
3699                  */
3700                 opa = origpte & PG_FRAME;
3701                 if (opa == pa) {
3702                         /*
3703                          * No, might be a protection or wiring change.
3704                          */
3705                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3706                             (newpte & PG_RW) != 0)
3707                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3708                         if (((origpte ^ newpte) & ~(PG_M | PG_A)) == 0)
3709                                 goto unchanged;
3710                         goto validate;
3711                 }
3712
3713                 /*
3714                  * The physical page has changed.  Temporarily invalidate
3715                  * the mapping.  This ensures that all threads sharing the
3716                  * pmap keep a consistent view of the mapping, which is
3717                  * necessary for the correct handling of COW faults.  It
3718                  * also permits reuse of the old mapping's PV entry,
3719                  * avoiding an allocation.
3720                  *
3721                  * For consistency, handle unmanaged mappings the same way.
3722                  */
3723                 origpte = pte_load_clear(pte);
3724                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == opa,
3725                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3726                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0) {
3727                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3728
3729                         /*
3730                          * The pmap lock is sufficient to synchronize with
3731                          * concurrent calls to pmap_page_test_mappings() and
3732                          * pmap_ts_referenced().
3733                          */
3734                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3735                                 vm_page_dirty(om);
3736                         if ((origpte & PG_A) != 0)
3737                                 vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3738                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3739                         KASSERT(pv != NULL,
3740                             ("pmap_enter: no PV entry for %#x", va));
3741                         if ((newpte & PG_MANAGED) == 0)
3742                                 free_pv_entry(pmap, pv);
3743                         if ((om->aflags & PGA_WRITEABLE) != 0 &&
3744                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3745                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3746                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3747                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3748                 }
3749                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3750                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3751                 origpte = 0;
3752         } else {
3753                 /*
3754                  * Increment the counters.
3755                  */
3756                 if ((newpte & PG_W) != 0)
3757                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3758                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3759         }
3760
3761         /*
3762          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3763          */
3764         if ((newpte & PG_MANAGED) != 0) {
3765                 if (pv == NULL) {
3766                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3767                         pv->pv_va = va;
3768                 }
3769                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3770                 if ((newpte & PG_RW) != 0)
3771                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3772         }
3773
3774         /*
3775          * Update the PTE.
3776          */
3777         if ((origpte & PG_V) != 0) {
3778 validate:
3779                 origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3780                 KASSERT((origpte & PG_FRAME) == pa,
3781                     ("pmap_enter: unexpected pa update for %#x", va));
3782                 if ((newpte & PG_M) == 0 && (origpte & (PG_M | PG_RW)) ==
3783                     (PG_M | PG_RW)) {
3784                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3785                                 vm_page_dirty(m);
3786
3787                         /*
3788                          * Although the PTE may still have PG_RW set, TLB
3789                          * invalidation may nonetheless be required because
3790                          * the PTE no longer has PG_M set.
3791                          */
3792                 }
3793 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3794                 else if ((origpte & PG_NX) != 0 || (newpte & PG_NX) == 0) {
3795                         /*
3796                          * This PTE change does not require TLB invalidation.
3797                          */
3798                         goto unchanged;
3799                 }
3800 #endif
3801                 if ((origpte & PG_A) != 0)
3802                         pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
3803         } else
3804                 pte_store(pte, newpte);
3805
3806 unchanged:
3807
3808 #if VM_NRESERVLEVEL > 0
3809         /*
3810          * If both the page table page and the reservation are fully
3811          * populated, then attempt promotion.
3812          */
3813         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3814             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3815             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3816                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3817 #endif
3818
3819         rv = KERN_SUCCESS;
3820 out:
3821         sched_unpin();
3822         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3823         PMAP_UNLOCK(pmap);
3824         return (rv);
3825 }
3826
3827 /*
3828  * Tries to create a read- and/or execute-only 2 or 4 MB page mapping.  Returns
3829  * true if successful.  Returns false if (1) a mapping already exists at the
3830  * specified virtual address or (2) a PV entry cannot be allocated without
3831  * reclaiming another PV entry.
3832  */
3833 static bool
3834 pmap_enter_4mpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3835 {
3836         pd_entry_t newpde;
3837
3838         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3839         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 1) |
3840             PG_PS | PG_V;
3841         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
3842                 newpde |= PG_MANAGED;
3843 #ifdef PMAP_PAE_COMP
3844         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
3845                 newpde |= pg_nx;
3846 #endif
3847         if (pmap != kernel_pmap)
3848                 newpde |= PG_U;
3849         return (pmap_enter_pde(pmap, va, newpde, PMAP_ENTER_NOSLEEP |
3850             PMAP_ENTER_NOREPLACE | PMAP_ENTER_NORECLAIM, NULL) ==
3851             KERN_SUCCESS);
3852 }
3853
3854 /*
3855  * Tries to create the specified 2 or 4 MB page mapping.  Returns KERN_SUCCESS
3856  * if the mapping was created, and either KERN_FAILURE or
3857  * KERN_RESOURCE_SHORTAGE otherwise.  Returns KERN_FAILURE if
3858  * PMAP_ENTER_NOREPLACE was specified and a mapping already exists at the
3859  * specified virtual address.  Returns KERN_RESOURCE_SHORTAGE if
3860  * PMAP_ENTER_NORECLAIM was specified and a PV entry allocation failed.
3861  *
3862  * The parameter "m" is only used when creating a managed, writeable mapping.
3863  */
3864 static int
3865 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t newpde, u_int flags,
3866     vm_page_t m)
3867 {
3868         struct spglist free;
3869         pd_entry_t oldpde, *pde;
3870         vm_page_t mt;
3871
3872         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3873         KASSERT((newpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
3874             ("pmap_enter_pde: newpde is missing PG_M"));
3875         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3876         pde = pmap_pde(pmap, va);
3877         oldpde = *pde;
3878         if ((oldpde & PG_V) != 0) {
3879                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOREPLACE) != 0) {
3880                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3881                             " in pmap %p", va, pmap);
3882                         return (KERN_FAILURE);
3883                 }
3884                 /* Break the existing mapping(s). */
3885                 SLIST_INIT(&free);
3886                 if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
3887                         /*
3888                          * If the PDE resulted from a promotion, then a
3889                          * reserved PT page could be freed.
3890                          */
3891                         (void)pmap_remove_pde(pmap, pde, va, &free);
3892                         if ((oldpde & PG_G) == 0)
3893                                 pmap_invalidate_pde_page(pmap, va, oldpde);
3894                 } else {
3895                         if (pmap_remove_ptes(pmap, va, va + NBPDR, &free))
3896                                pmap_invalidate_all_int(pmap);
3897                 }
3898                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
3899                 if (pmap == kernel_pmap) {
3900                         mt = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3901                         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mt)) {
3902                                 /*
3903                                  * XXX Currently, this can't happen because
3904                                  * we do not perform pmap_enter(psind == 1)
3905                                  * on the kernel pmap.
3906                                  */
3907                                 panic("pmap_enter_pde: trie insert failed");
3908                         }
3909                 } else
3910                         KASSERT(*pde == 0, ("pmap_enter_pde: non-zero pde %p",
3911                             pde));
3912         }
3913         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0) {
3914                 /*
3915                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3916                  */
3917                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, newpde, flags)) {
3918                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3919                             " in pmap %p", va, pmap);
3920                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3921                 }
3922                 if ((newpde & PG_RW) != 0) {
3923                         for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
3924                                 vm_page_aflag_set(mt, PGA_WRITEABLE);
3925                 }
3926         }
3927
3928         /*
3929          * Increment counters.
3930          */
3931         if ((newpde & PG_W) != 0)
3932                 pmap->pm_stats.wired_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3933         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3934
3935         /*
3936          * Map the superpage.  (This is not a promoted mapping; there will not
3937          * be any lingering 4KB page mappings in the TLB.)
3938          */
3939         pde_store(pde, newpde);
3940
3941         pmap_pde_mappings++;
3942         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3943             " in pmap %p", va, pmap);
3944         return (KERN_SUCCESS);
3945 }
3946
3947 /*
3948  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3949  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3950  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3951  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3952  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3953  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3954  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3955  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3956  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3957  * corresponding offset from m_start are mapped.
3958  */
3959 static void
3960 __CONCAT(PMTYPE, enter_object)(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3961     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3962 {
3963         vm_offset_t va;
3964         vm_page_t m, mpte;
3965         vm_pindex_t diff, psize;
3966
3967         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3968
3969         psize = atop(end - start);
3970         mpte = NULL;
3971         m = m_start;
3972         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3973         PMAP_LOCK(pmap);
3974         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3975                 va = start + ptoa(diff);
3976                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3977                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3978                     pmap_enter_4mpage(pmap, va, m, prot))
3979                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3980                 else
3981                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3982                             mpte);
3983                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3984         }
3985         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3986         PMAP_UNLOCK(pmap);
3987 }
3988
3989 /*
3990  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3991  * 1. Current pmap & pmap exists.
3992  * 2. Not wired.
3993  * 3. Read access.
3994  * 4. No page table pages.
3995  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3996  */
3997
3998 static void
3999 __CONCAT(PMTYPE, enter_quick)(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4000     vm_prot_t prot)
4001 {
4002
4003         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4004         PMAP_LOCK(pmap);
4005         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
4006         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4007         PMAP_UNLOCK(pmap);
4008 }
4009
4010 static vm_page_t
4011 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
4012     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
4013 {
4014         pt_entry_t newpte, *pte;
4015         struct spglist free;
4016
4017         KASSERT(pmap != kernel_pmap || va < kmi.clean_sva ||
4018             va >= kmi.clean_eva || (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
4019             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
4020         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4021         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
4022
4023         /*
4024          * In the case that a page table page is not
4025          * resident, we are creating it here.
4026          */
4027         if (pmap != kernel_pmap) {
4028                 u_int ptepindex;
4029                 pd_entry_t ptepa;
4030
4031                 /*
4032                  * Calculate pagetable page index
4033                  */
4034                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
4035                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
4036                         mpte->wire_count++;
4037                 } else {
4038                         /*
4039                          * Get the page directory entry
4040                          */
4041                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
4042
4043                         /*
4044                          * If the page table page is mapped, we just increment
4045                          * the hold count, and activate it.
4046                          */
4047                         if (ptepa) {
4048                                 if (ptepa & PG_PS)
4049                                         return (NULL);
4050                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
4051                                 mpte->wire_count++;
4052                         } else {
4053                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
4054                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4055                                 if (mpte == NULL)
4056                                         return (mpte);
4057                         }
4058                 }
4059         } else {
4060                 mpte = NULL;
4061         }
4062
4063         sched_pin();
4064         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4065         if (*pte) {
4066                 if (mpte != NULL) {
4067                         mpte->wire_count--;
4068                         mpte = NULL;
4069                 }
4070                 sched_unpin();
4071                 return (mpte);
4072         }
4073
4074         /*
4075          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
4076          */
4077         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
4078             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
4079                 if (mpte != NULL) {
4080                         SLIST_INIT(&free);
4081                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
4082                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, va);
4083                                 vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4084                         }
4085                         
4086                         mpte = NULL;
4087                 }
4088                 sched_unpin();
4089                 return (mpte);
4090         }
4091
4092         /*
4093          * Increment counters
4094          */
4095         pmap->pm_stats.resident_count++;
4096
4097         newpte = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_V |
4098             pmap_cache_bits(pmap, m->md.pat_mode, 0);
4099         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0)
4100                 newpte |= PG_MANAGED;
4101 #ifdef PMAP_PAE_COMP
4102         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0 && !i386_read_exec)
4103                 newpte |= pg_nx;
4104 #endif
4105         if (pmap != kernel_pmap)
4106                 newpte |= PG_U;
4107         pte_store(pte, newpte);
4108         sched_unpin();
4109         return (mpte);
4110 }
4111
4112 /*
4113  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4114  * to be used for panic dumps.
4115  */
4116 static void *
4117 __CONCAT(PMTYPE, kenter_temporary)(vm_paddr_t pa, int i)
4118 {
4119         vm_offset_t va;
4120
4121         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
4122         pmap_kenter(va, pa);
4123         invlpg(va);
4124         return ((void *)crashdumpmap);
4125 }
4126
4127 /*
4128  * This code maps large physical mmap regions into the
4129  * processor address space.  Note that some shortcuts
4130  * are taken, but the code works.
4131  */
4132 static void
4133 __CONCAT(PMTYPE, object_init_pt)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
4134     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
4135 {
4136         pd_entry_t *pde;
4137         vm_paddr_t pa, ptepa;
4138         vm_page_t p;
4139         int pat_mode;
4140
4141         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
4142         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
4143             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
4144         if (pg_ps_enabled &&
4145             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
4146                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
4147                         return;
4148                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
4149                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4150                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4151                 pat_mode = p->md.pat_mode;
4152
4153                 /*
4154                  * Abort the mapping if the first page is not physically
4155                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
4156                  */
4157                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
4158                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
4159                         return;
4160
4161                 /*
4162                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
4163                  * the pages are not physically contiguous or have differing
4164                  * memory attributes.
4165                  */
4166                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4167                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
4168                     pa += PAGE_SIZE) {
4169                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
4170                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
4171                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
4172                             pat_mode != p->md.pat_mode)
4173                                 return;
4174                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
4175                 }
4176
4177                 /*
4178                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
4179                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
4180                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
4181                  */
4182                 PMAP_LOCK(pmap);
4183                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pmap, pat_mode, 1);
4184                     pa < ptepa + size; pa += NBPDR) {
4185                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4186                         if (*pde == 0) {
4187                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
4188                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4189                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4190                                     PAGE_SIZE;
4191                                 pmap_pde_mappings++;
4192                         }
4193                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4194                         addr += NBPDR;
4195                 }
4196                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4197         }
4198 }
4199
4200 /*
4201  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4202  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4203  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4204  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4205  *
4206  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4207  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4208  */
4209 static void
4210 __CONCAT(PMTYPE, unwire)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4211 {
4212         vm_offset_t pdnxt;
4213         pd_entry_t *pde;
4214         pt_entry_t *pte;
4215         boolean_t pv_lists_locked;
4216
4217         if (pmap_is_current(pmap))
4218                 pv_lists_locked = FALSE;
4219         else {
4220                 pv_lists_locked = TRUE;
4221 resume:
4222                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4223                 sched_pin();
4224         }
4225         PMAP_LOCK(pmap);
4226         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4227                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4228                 if (pdnxt < sva)
4229                         pdnxt = eva;
4230                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4231                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4232                         continue;
4233                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4234                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4235                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4236                                     (uintmax_t)*pde);
4237
4238                         /*
4239                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4240                          * demote the mapping and fall through.
4241                          */
4242                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4243                                 /*
4244                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4245                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4246                                  * significant 32 bits.
4247                                  */
4248                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4249                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4250                                     PAGE_SIZE;
4251                                 continue;
4252                         } else {
4253                                 if (!pv_lists_locked) {
4254                                         pv_lists_locked = TRUE;
4255                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4256                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4257                                                 /* Repeat sva. */
4258                                                 goto resume;
4259                                         }
4260                                         sched_pin();
4261                                 }
4262                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4263                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4264                         }
4265                 }
4266                 if (pdnxt > eva)
4267                         pdnxt = eva;
4268                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4269                     sva += PAGE_SIZE) {
4270                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4271                                 continue;
4272                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4273                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4274                                     (uintmax_t)*pte);
4275
4276                         /*
4277                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4278                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4279                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4280                          *
4281                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4282                          */
4283                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4284                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4285                 }
4286         }
4287         if (pv_lists_locked) {
4288                 sched_unpin();
4289                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4290         }
4291         PMAP_UNLOCK(pmap);
4292 }
4293
4294
4295 /*
4296  *      Copy the range specified by src_addr/len
4297  *      from the source map to the range dst_addr/len
4298  *      in the destination map.
4299  *
4300  *      This routine is only advisory and need not do anything.  Since
4301  *      current pmap is always the kernel pmap when executing in
4302  *      kernel, and we do not copy from the kernel pmap to a user
4303  *      pmap, this optimization is not usable in 4/4G full split i386
4304  *      world.
4305  */
4306
4307 static void
4308 __CONCAT(PMTYPE, copy)(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
4309     vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
4310 {
4311         struct spglist free;
4312         pt_entry_t *src_pte, *dst_pte, ptetemp;
4313         pd_entry_t srcptepaddr;
4314         vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4315         vm_offset_t addr, end_addr, pdnxt;
4316         u_int ptepindex;
4317
4318         if (dst_addr != src_addr)
4319                 return;
4320
4321         end_addr = src_addr + len;
4322
4323         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4324         if (dst_pmap < src_pmap) {
4325                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4326                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4327         } else {
4328                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4329                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4330         }
4331         sched_pin();
4332         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4333                 KASSERT(addr < PMAP_TRM_MIN_ADDRESS,
4334                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy the trampoline"));
4335
4336                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4337                 if (pdnxt < addr)
4338                         pdnxt = end_addr;
4339                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4340
4341                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4342                 if (srcptepaddr == 0)
4343                         continue;
4344
4345                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4346                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4347                                 continue;
4348                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4349                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4350                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr,
4351                             PMAP_ENTER_NORECLAIM))) {
4352                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4353                                     ~PG_W;
4354                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4355                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4356                                 pmap_pde_mappings++;
4357                         }
4358                         continue;
4359                 }
4360
4361                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4362                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4363                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4364
4365                 if (pdnxt > end_addr)
4366                         pdnxt = end_addr;
4367
4368                 src_pte = pmap_pte_quick3(src_pmap, addr);
4369                 while (addr < pdnxt) {
4370                         ptetemp = *src_pte;
4371                         /*
4372                          * we only virtual copy managed pages
4373                          */
4374                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4375                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4376                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4377                                 if (dstmpte == NULL)
4378                                         goto out;
4379                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4380                                 if (*dst_pte == 0 &&
4381                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4382                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4383                                         /*
4384                                          * Clear the wired, modified, and
4385                                          * accessed (referenced) bits
4386                                          * during the copy.
4387                                          */
4388                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4389                                             PG_A);
4390                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4391                                 } else {
4392                                         SLIST_INIT(&free);
4393                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4394                                             &free)) {
4395                                                 pmap_invalidate_page_int(
4396                                                     dst_pmap, addr);
4397                                                 vm_page_free_pages_toq(&free,
4398                                                     true);
4399                                         }
4400                                         goto out;
4401                                 }
4402                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4403                                         break;
4404                         }
4405                         addr += PAGE_SIZE;
4406                         src_pte++;
4407                 }
4408         }
4409 out:
4410         sched_unpin();
4411         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4412         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4413         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4414 }
4415
4416 /*
4417  * Zero 1 page of virtual memory mapped from a hardware page by the caller.
4418  */
4419 static __inline void
4420 pagezero(void *page)
4421 {
4422 #if defined(I686_CPU)
4423         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4424                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4425                         sse2_pagezero(page);
4426                 else
4427                         i686_pagezero(page);
4428         } else
4429 #endif
4430                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4431 }
4432
4433 /*
4434  * Zero the specified hardware page.
4435  */
4436 static void
4437 __CONCAT(PMTYPE, zero_page)(vm_page_t m)
4438 {
4439         pt_entry_t *cmap_pte2;
4440         struct pcpu *pc;
4441
4442         sched_pin();
4443         pc = get_pcpu();
4444         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4445         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4446         if (*cmap_pte2)
4447                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4448         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4449             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4450         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4451         pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4452         *cmap_pte2 = 0;
4453
4454         /*
4455          * Unpin the thread before releasing the lock.  Otherwise the thread
4456          * could be rescheduled while still bound to the current CPU, only
4457          * to unpin itself immediately upon resuming execution.
4458          */
4459         sched_unpin();
4460         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4461 }
4462
4463 /*
4464  * Zero an an area within a single hardware page.  off and size must not
4465  * cover an area beyond a single hardware page.
4466  */
4467 static void
4468 __CONCAT(PMTYPE, zero_page_area)(vm_page_t m, int off, int size)
4469 {
4470         pt_entry_t *cmap_pte2;
4471         struct pcpu *pc;
4472
4473         sched_pin();
4474         pc = get_pcpu();
4475         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4476         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4477         if (*cmap_pte2)
4478                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4479         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4480             pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode, 0);
4481         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4482         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4483                 pagezero(pc->pc_cmap_addr2);
4484         else
4485                 bzero(pc->pc_cmap_addr2 + off, size);
4486         *cmap_pte2 = 0;
4487         sched_unpin();
4488         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4489 }
4490
4491 /*
4492  * Copy 1 specified hardware page to another.
4493  */
4494 static void
4495 __CONCAT(PMTYPE, copy_page)(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4496 {
4497         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4498         struct pcpu *pc;
4499
4500         sched_pin();
4501         pc = get_pcpu();
4502         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4503         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4504         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4505         if (*cmap_pte1)
4506                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4507         if (*cmap_pte2)
4508                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4509         *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4510             pmap_cache_bits(kernel_pmap, src->md.pat_mode, 0);
4511         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4512         *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4513             pmap_cache_bits(kernel_pmap, dst->md.pat_mode, 0);
4514         invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4515         bcopy(pc->pc_cmap_addr1, pc->pc_cmap_addr2, PAGE_SIZE);
4516         *cmap_pte1 = 0;
4517         *cmap_pte2 = 0;
4518         sched_unpin();
4519         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4520 }
4521
4522 static void
4523 __CONCAT(PMTYPE, copy_pages)(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset,
4524     vm_page_t mb[], vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4525 {
4526         vm_page_t a_pg, b_pg;
4527         char *a_cp, *b_cp;
4528         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4529         pt_entry_t *cmap_pte1, *cmap_pte2;
4530         struct pcpu *pc;
4531         int cnt;
4532
4533         sched_pin();
4534         pc = get_pcpu();
4535         cmap_pte1 = pc->pc_cmap_pte1; 
4536         cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2;
4537         mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
4538         if (*cmap_pte1 != 0)
4539                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4540         if (*cmap_pte2 != 0)
4541                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4542         while (xfersize > 0) {
4543                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4544                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4545                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4546                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4547                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4548                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4549                 *cmap_pte1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4550                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, a_pg->md.pat_mode, 0);
4551                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr1);
4552                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4553                     PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, b_pg->md.pat_mode, 0);
4554                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
4555                 a_cp = pc->pc_cmap_addr1 + a_pg_offset;
4556                 b_cp = pc->pc_cmap_addr2 + b_pg_offset;
4557                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4558                 a_offset += cnt;
4559                 b_offset += cnt;
4560                 xfersize -= cnt;
4561         }
4562         *cmap_pte1 = 0;
4563         *cmap_pte2 = 0;
4564         sched_unpin();
4565         mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
4566 }
4567
4568 /*
4569  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4570  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4571  * be changed upwards or downwards in the future; it
4572  * is only necessary that true be returned for a small
4573  * subset of pmaps for proper page aging.
4574  */
4575 static boolean_t
4576 __CONCAT(PMTYPE, page_exists_quick)(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4577 {
4578         struct md_page *pvh;
4579         pv_entry_t pv;
4580         int loops = 0;
4581         boolean_t rv;
4582
4583         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4584             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4585         rv = FALSE;
4586         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4587         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4588                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4589                         rv = TRUE;
4590                         break;
4591                 }
4592                 loops++;
4593                 if (loops >= 16)
4594                         break;
4595         }
4596         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4597                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4598                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4599                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4600                                 rv = TRUE;
4601                                 break;
4602                         }
4603                         loops++;
4604                         if (loops >= 16)
4605                                 break;
4606                 }
4607         }
4608         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4609         return (rv);
4610 }
4611
4612 /*
4613  *      pmap_page_wired_mappings:
4614  *
4615  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4616  *      that are wired.
4617  */
4618 static int
4619 __CONCAT(PMTYPE, page_wired_mappings)(vm_page_t m)
4620 {
4621         int count;
4622
4623         count = 0;
4624         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4625                 return (count);
4626         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4627         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4628         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4629             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4630                 count);
4631         }
4632         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4633         return (count);
4634 }
4635
4636 /*
4637  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4638  *
4639  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4640  */
4641 static int
4642 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4643 {
4644         pmap_t pmap;
4645         pt_entry_t *pte;
4646         pv_entry_t pv;
4647
4648         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4649         sched_pin();
4650         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4651                 pmap = PV_PMAP(pv);
4652                 PMAP_LOCK(pmap);
4653                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4654                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4655                         count++;
4656                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4657         }
4658         sched_unpin();
4659         return (count);
4660 }
4661
4662 /*
4663  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4664  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4665  */
4666 static boolean_t
4667 __CONCAT(PMTYPE, page_is_mapped)(vm_page_t m)
4668 {
4669         boolean_t rv;
4670
4671         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4672                 return (FALSE);
4673         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4674         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4675             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4676             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4677         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4678         return (rv);
4679 }
4680
4681 /*
4682  * Remove all pages from specified address space
4683  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4684  * is special cased for current process only, but
4685  * can have the more generic (and slightly slower)
4686  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4687  * in the case of running down an entire address space.
4688  */
4689 static void
4690 __CONCAT(PMTYPE, remove_pages)(pmap_t pmap)
4691 {
4692         pt_entry_t *pte, tpte;
4693         vm_page_t m, mpte, mt;
4694         pv_entry_t pv;
4695         struct md_page *pvh;
4696         struct pv_chunk *pc, *npc;
4697         struct spglist free;
4698         int field, idx;
4699         int32_t bit;
4700         uint32_t inuse, bitmask;
4701         int allfree;
4702
4703         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4704                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4705                 return;
4706         }
4707         SLIST_INIT(&free);
4708         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4709         PMAP_LOCK(pmap);
4710         sched_pin();
4711         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4712                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4713                     pc->pc_pmap));
4714                 allfree = 1;
4715                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4716                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4717                         while (inuse != 0) {
4718                                 bit = bsfl(inuse);
4719                                 bitmask = 1UL << bit;
4720                                 idx = field * 32 + bit;
4721                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4722                                 inuse &= ~bitmask;
4723
4724                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4725                                 tpte = *pte;
4726                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4727                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4728                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4729                                 }
4730
4731                                 if (tpte == 0) {
4732                                         printf(
4733                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4734                                             pte, pv->pv_va);
4735                                         panic("bad pte");
4736                                 }
4737
4738 /*
4739  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4740  */
4741                                 if (tpte & PG_W) {
4742                                         allfree = 0;
4743                                         continue;
4744                                 }
4745
4746                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4747                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4748                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4749                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4750                                     (uintmax_t)tpte));
4751
4752                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4753                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4754                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4755                                     (uintmax_t)tpte));
4756
4757                                 pte_clear(pte);
4758
4759                                 /*
4760                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4761                                  */
4762                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4763                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4764                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4765                                                         vm_page_dirty(mt);
4766                                         } else
4767                                                 vm_page_dirty(m);
4768                                 }
4769
4770                                 /* Mark free */
4771                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4772                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4773                                 pv_entry_count--;
4774                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4775                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4776                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4777                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4778                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4779                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4780                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4781                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4782                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4783                                         }
4784                                         mpte = pmap_remove_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4785                                         if (mpte != NULL) {
4786                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4787                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4788                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4789                                                 mpte->wire_count = 0;
4790                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4791                                         }
4792                                 } else {
4793                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4794                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4795                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4796                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4797                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4798                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4799                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4800                                         }
4801                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4802                                 }
4803                         }
4804                 }
4805                 if (allfree) {
4806                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4807                         free_pv_chunk(pc);
4808                 }
4809         }
4810         sched_unpin();
4811         pmap_invalidate_all_int(pmap);
4812         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4813         PMAP_UNLOCK(pmap);
4814         vm_page_free_pages_toq(&free, true);
4815 }
4816
4817 /*
4818  *      pmap_is_modified:
4819  *
4820  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4821  *      in any physical maps.
4822  */
4823 static boolean_t
4824 __CONCAT(PMTYPE, is_modified)(vm_page_t m)
4825 {
4826         boolean_t rv;
4827
4828         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4829             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4830
4831         /*
4832          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4833          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4834          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4835          */
4836         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4837         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4838                 return (FALSE);
4839         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4840         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4841             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4842             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4843         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4844         return (rv);
4845 }
4846
4847 /*
4848  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4849  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4850  * mappings are supported.
4851  */
4852 static boolean_t
4853 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4854 {
4855         pv_entry_t pv;
4856         pt_entry_t *pte;
4857         pmap_t pmap;
4858         boolean_t rv;
4859
4860         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4861         rv = FALSE;
4862         sched_pin();
4863         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4864                 pmap = PV_PMAP(pv);
4865                 PMAP_LOCK(pmap);
4866                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4867                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4868                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4869                 if (rv)
4870                         break;
4871         }
4872         sched_unpin();
4873         return (rv);
4874 }
4875
4876 /*
4877  *      pmap_is_prefaultable:
4878  *
4879  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4880  *      for prefault.
4881  */
4882 static boolean_t
4883 __CONCAT(PMTYPE, is_prefaultable)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4884 {
4885         pd_entry_t pde;
4886         boolean_t rv;
4887
4888         rv = FALSE;
4889         PMAP_LOCK(pmap);
4890         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
4891         if (pde != 0 && (pde & PG_PS) == 0)
4892                 rv = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde) == 0;
4893         PMAP_UNLOCK(pmap);
4894         return (rv);
4895 }
4896
4897 /*
4898  *      pmap_is_referenced:
4899  *
4900  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4901  *      in any physical maps.
4902  */
4903 static boolean_t
4904 __CONCAT(PMTYPE, is_referenced)(vm_page_t m)
4905 {
4906         boolean_t rv;
4907
4908         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4909             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4910         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4911         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4912             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4913             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4914         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4915         return (rv);
4916 }
4917
4918 /*
4919  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4920  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4921  */
4922 static boolean_t
4923 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4924 {
4925         pv_entry_t pv;
4926         pt_entry_t *pte;
4927         pmap_t pmap;
4928         boolean_t rv;
4929
4930         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4931         rv = FALSE;
4932         sched_pin();
4933         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4934                 pmap = PV_PMAP(pv);
4935                 PMAP_LOCK(pmap);
4936                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4937                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4938                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4939                 if (rv)
4940                         break;
4941         }
4942         sched_unpin();
4943         return (rv);
4944 }
4945
4946 /*
4947  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4948  */
4949 static void
4950 __CONCAT(PMTYPE, remove_write)(vm_page_t m)
4951 {
4952         struct md_page *pvh;
4953         pv_entry_t next_pv, pv;
4954         pmap_t pmap;
4955         pd_entry_t *pde;
4956         pt_entry_t oldpte, *pte;
4957         vm_offset_t va;
4958
4959         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4960             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4961
4962         /*
4963          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4964          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4965          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4966          */
4967         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4968         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4969                 return;
4970         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4971         sched_pin();
4972         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4973                 goto small_mappings;
4974         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4975         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4976                 va = pv->pv_va;
4977                 pmap = PV_PMAP(pv);
4978                 PMAP_LOCK(pmap);
4979                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4980                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4981                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4982                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4983         }
4984 small_mappings:
4985         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4986                 pmap = PV_PMAP(pv);
4987                 PMAP_LOCK(pmap);
4988                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4989                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4990                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4991                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4992 retry:
4993                 oldpte = *pte;
4994                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4995                         /*
4996                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4997                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4998                          * significant 32 bits.
4999                          */
5000                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
5001                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
5002                                 goto retry;
5003                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
5004                                 vm_page_dirty(m);
5005                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5006                 }
5007                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5008         }
5009         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
5010         sched_unpin();
5011         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5012 }
5013
5014 /*
5015  *      pmap_ts_referenced:
5016  *
5017  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
5018  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
5019  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
5020  *      reference bits set.
5021  *
5022  *      As an optimization, update the page's dirty field if a modified bit is
5023  *      found while counting reference bits.  This opportunistic update can be
5024  *      performed at low cost and can eliminate the need for some future calls
5025  *      to pmap_is_modified().  However, since this function stops after
5026  *      finding PMAP_TS_REFERENCED_MAX reference bits, it may not detect some
5027  *      dirty pages.  Those dirty pages will only be detected by a future call
5028  *      to pmap_is_modified().
5029  */
5030 static int
5031 __CONCAT(PMTYPE, ts_referenced)(vm_page_t m)
5032 {
5033         struct md_page *pvh;
5034         pv_entry_t pv, pvf;
5035         pmap_t pmap;
5036         pd_entry_t *pde;
5037         pt_entry_t *pte;
5038         vm_paddr_t pa;
5039         int rtval = 0;
5040
5041         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5042             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
5043         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
5044         pvh = pa_to_pvh(pa);
5045         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5046         sched_pin();
5047         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
5048             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
5049                 goto small_mappings;
5050         pv = pvf;
5051         do {
5052                 pmap = PV_PMAP(pv);
5053                 PMAP_LOCK(pmap);
5054                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5055                 if ((*pde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5056                         /*
5057                          * Although "*pde" is mapping a 2/4MB page, because
5058                          * this function is called at a 4KB page granularity,
5059                          * we only update the 4KB page under test.
5060                          */
5061                         vm_page_dirty(m);
5062                 }
5063                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
5064                         /*
5065                          * Since this reference bit is shared by either 1024
5066                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
5067                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
5068                          * on the physical page number, the virtual superpage
5069                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
5070                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
5071                          * reference bit will result in clearing that bit.
5072                          * This function is designed to avoid the selection of
5073                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
5074                          *
5075                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
5076                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
5077                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
5078                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
5079                          * since the superpage is wired, the current state of
5080                          * its reference bit won't affect page replacement.
5081                          */
5082                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
5083                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
5084                             (*pde & PG_W) == 0) {
5085                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
5086                                 pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5087                         }
5088                         rtval++;
5089                 }
5090                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5091                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5092                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5093                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5094                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
5095                 }
5096                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
5097                         goto out;
5098         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
5099 small_mappings:
5100         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
5101                 goto out;
5102         pv = pvf;
5103         do {
5104                 pmap = PV_PMAP(pv);
5105                 PMAP_LOCK(pmap);
5106                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5107                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
5108                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
5109                     m));
5110                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5111                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5112                         vm_page_dirty(m);
5113                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
5114                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5115                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5116                         rtval++;
5117                 }
5118                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5119                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
5120                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
5121                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5122                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
5123                 }
5124         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
5125             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
5126 out:
5127         sched_unpin();
5128         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5129         return (rtval);
5130 }
5131
5132 /*
5133  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
5134  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
5135  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
5136  */
5137 static void
5138 __CONCAT(PMTYPE, advise)(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva,
5139     int advice)
5140 {
5141         pd_entry_t oldpde, *pde;
5142         pt_entry_t *pte;
5143         vm_offset_t va, pdnxt;
5144         vm_page_t m;
5145         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
5146
5147         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
5148                 return;
5149         if (pmap_is_current(pmap))
5150                 pv_lists_locked = FALSE;
5151         else {
5152                 pv_lists_locked = TRUE;
5153 resume:
5154                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
5155                 sched_pin();
5156         }
5157         anychanged = FALSE;
5158         PMAP_LOCK(pmap);
5159         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
5160                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
5161                 if (pdnxt < sva)
5162                         pdnxt = eva;
5163                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
5164                 oldpde = *pde;
5165                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
5166                         continue;
5167                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
5168                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
5169                                 continue;
5170                         if (!pv_lists_locked) {
5171                                 pv_lists_locked = TRUE;
5172                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
5173                                         if (anychanged)
5174                                                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5175                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
5176                                         goto resume;
5177                                 }
5178                                 sched_pin();
5179                         }
5180                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
5181                                 /*
5182                                  * The large page mapping was destroyed.
5183                                  */
5184                                 continue;
5185                         }
5186
5187                         /*
5188                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5189                          * mapping to a single page so that a subsequent
5190                          * access may repromote.  Since the underlying page
5191                          * table page is fully populated, this removal never
5192                          * frees a page table page.
5193                          */
5194                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5195                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5196                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5197                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5198                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5199                                 anychanged = TRUE;
5200                         }
5201                 }
5202                 if (pdnxt > eva)
5203                         pdnxt = eva;
5204                 va = pdnxt;
5205                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5206                     sva += PAGE_SIZE) {
5207                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED | PG_V))
5208                                 goto maybe_invlrng;
5209                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5210                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5211                                         /*
5212                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5213                                          * can be avoided by making the page
5214                                          * dirty now.
5215                                          */
5216                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5217                                         vm_page_dirty(m);
5218                                 }
5219                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5220                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5221                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5222                         else
5223                                 goto maybe_invlrng;
5224                         if ((*pte & PG_G) != 0) {
5225                                 if (va == pdnxt)
5226                                         va = sva;
5227                         } else
5228                                 anychanged = TRUE;
5229                         continue;
5230 maybe_invlrng:
5231                         if (va != pdnxt) {
5232                                 pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5233                                 va = pdnxt;
5234                         }
5235                 }
5236                 if (va != pdnxt)
5237                         pmap_invalidate_range_int(pmap, va, sva);
5238         }
5239         if (anychanged)
5240                 pmap_invalidate_all_int(pmap);
5241         if (pv_lists_locked) {
5242                 sched_unpin();
5243                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5244         }
5245         PMAP_UNLOCK(pmap);
5246 }
5247
5248 /*
5249  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5250  */
5251 static void
5252 __CONCAT(PMTYPE, clear_modify)(vm_page_t m)
5253 {
5254         struct md_page *pvh;
5255         pv_entry_t next_pv, pv;
5256         pmap_t pmap;
5257         pd_entry_t oldpde, *pde;
5258         pt_entry_t oldpte, *pte;
5259         vm_offset_t va;
5260
5261         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5262             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5263         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5264         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5265             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5266
5267         /*
5268          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5269          * If the object containing the page is locked and the page is not
5270          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5271          */
5272         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5273                 return;
5274         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5275         sched_pin();
5276         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5277                 goto small_mappings;
5278         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5279         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5280                 va = pv->pv_va;
5281                 pmap = PV_PMAP(pv);
5282                 PMAP_LOCK(pmap);
5283                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5284                 oldpde = *pde;
5285                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5286                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5287                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5288                                         /*
5289                                          * Write protect the mapping to a
5290                                          * single page so that a subsequent
5291                                          * write access may repromote.
5292                                          */
5293                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5294                                             PG_PS_FRAME);
5295                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5296                                         oldpte = *pte;
5297                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5298                                                 /*
5299                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5300                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5301                                                  * significant 32 bits.
5302                                                  */
5303                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5304                                                     oldpte,
5305                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5306                                                         oldpte = *pte;
5307                                                 vm_page_dirty(m);
5308                                                 pmap_invalidate_page_int(pmap,
5309                                                     va);
5310                                         }
5311                                 }
5312                         }
5313                 }
5314                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5315         }
5316 small_mappings:
5317         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5318                 pmap = PV_PMAP(pv);
5319                 PMAP_LOCK(pmap);
5320                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5321                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5322                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5323                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5324                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5325                         /*
5326                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5327                          * in size, PG_M is among the least significant
5328                          * 32 bits. 
5329                          */
5330                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5331                         pmap_invalidate_page_int(pmap, pv->pv_va);
5332                 }
5333                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5334         }
5335         sched_unpin();
5336         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5337 }
5338
5339 /*
5340  * Miscellaneous support routines follow
5341  */
5342
5343 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5344 static __inline void
5345 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5346 {
5347         u_int opte, npte;
5348
5349         /*
5350          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5351          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5352          */
5353         do {
5354                 opte = *(u_int *)pte;
5355                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5356                 npte |= cache_bits;
5357         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5358 }
5359
5360 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5361 static __inline void
5362 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5363 {
5364         u_int opde, npde;
5365
5366         /*
5367          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5368          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5369          */
5370         do {
5371                 opde = *(u_int *)pde;
5372                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5373                 npde |= cache_bits;
5374         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5375 }
5376
5377 /*
5378  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5379  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5380  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5381  * NOT real memory.
5382  */
5383 static void *
5384 __CONCAT(PMTYPE, mapdev_attr)(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5385 {
5386         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5387         vm_offset_t va, offset;
5388         vm_size_t tmpsize;
5389         int i;
5390
5391         offset = pa & PAGE_MASK;
5392         size = round_page(offset + size);
5393         pa = pa & PG_FRAME;
5394
5395         if (pa < PMAP_MAP_LOW && pa + size <= PMAP_MAP_LOW)
5396                 va = pa + PMAP_MAP_LOW;
5397         else if (!pmap_initialized) {
5398                 va = 0;
5399                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5400                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5401                         if (ppim->va == 0) {
5402                                 ppim->pa = pa;
5403                                 ppim->sz = size;
5404                                 ppim->mode = mode;
5405                                 ppim->va = virtual_avail;
5406                                 virtual_avail += size;
5407                                 va = ppim->va;
5408                                 break;
5409                         }
5410                 }
5411                 if (va == 0)
5412                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5413         } else {
5414                 /*
5415                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5416                  */
5417                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5418                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5419                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5420                             ppim->mode == mode)
5421                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5422                 }
5423                 va = kva_alloc(size);
5424                 if (va == 0)
5425                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5426         }
5427         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5428                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5429         pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5430         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5431         return ((void *)(va + offset));
5432 }
5433
5434 static void
5435 __CONCAT(PMTYPE, unmapdev)(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5436 {
5437         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5438         vm_offset_t offset;
5439         int i;
5440
5441         if (va >= PMAP_MAP_LOW && va <= KERNBASE && va + size <= KERNBASE)
5442                 return;
5443         offset = va & PAGE_MASK;
5444         size = round_page(offset + size);
5445         va = trunc_page(va);
5446         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5447                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5448                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5449                         if (pmap_initialized)
5450                                 return;
5451                         ppim->pa = 0;
5452                         ppim->va = 0;
5453                         ppim->sz = 0;
5454                         ppim->mode = 0;
5455                         if (va + size == virtual_avail)
5456                                 virtual_avail = va;
5457                         return;
5458                 }
5459         }
5460         if (pmap_initialized)
5461                 kva_free(va, size);
5462 }
5463
5464 /*
5465  * Sets the memory attribute for the specified page.
5466  */
5467 static void
5468 __CONCAT(PMTYPE, page_set_memattr)(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5469 {
5470
5471         m->md.pat_mode = ma;
5472         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5473                 return;
5474
5475         /*
5476          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5477          * See pmap_invalidate_cache_range().
5478          *
5479          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5480          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5481          * flushes the cache.
5482          */    
5483         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5484                 return;
5485
5486         /*
5487          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5488          * support self snoop, map the page transient and do
5489          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5490          * pmap_invalidate_cache_range().
5491          */
5492         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5493                 pmap_flush_page(m);
5494 }
5495
5496 static void
5497 __CONCAT(PMTYPE, flush_page)(vm_page_t m)
5498 {
5499         pt_entry_t *cmap_pte2;
5500         struct pcpu *pc;
5501         vm_offset_t sva, eva;
5502         bool useclflushopt;
5503
5504         useclflushopt = (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_CLFLUSHOPT) != 0;
5505         if (useclflushopt || (cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5506                 sched_pin();
5507                 pc = get_pcpu();
5508                 cmap_pte2 = pc->pc_cmap_pte2; 
5509                 mtx_lock(&pc->pc_cmap_lock);
5510                 if (*cmap_pte2)
5511                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5512                 *cmap_pte2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5513                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(kernel_pmap, m->md.pat_mode,
5514                     0);
5515                 invlcaddr(pc->pc_cmap_addr2);
5516                 sva = (vm_offset_t)pc->pc_cmap_addr2;
5517                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5518
5519                 /*
5520                  * Use mfence or sfence despite the ordering implied by
5521                  * mtx_{un,}lock() because clflush on non-Intel CPUs
5522                  * and clflushopt are not guaranteed to be ordered by
5523                  * any other instruction.
5524                  */
5525                 if (useclflushopt)
5526                         sfence();
5527                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5528                         mfence();
5529                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size) {
5530                         if (useclflushopt)
5531                                 clflushopt(sva);
5532                         else
5533                                 clflush(sva);
5534                 }
5535                 if (useclflushopt)
5536                         sfence();
5537                 else if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL)
5538                         mfence();
5539                 *cmap_pte2 = 0;
5540                 sched_unpin();
5541                 mtx_unlock(&pc->pc_cmap_lock);
5542         } else
5543                 pmap_invalidate_cache();
5544 }
5545
5546 /*
5547  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5548  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5549  * completely contained within either the kernel map.
5550  *
5551  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5552  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5553  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5554  * there was insufficient memory available to complete the change.
5555  */
5556 static int
5557 __CONCAT(PMTYPE, change_attr)(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5558 {
5559         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5560         pd_entry_t *pde;
5561         pt_entry_t *pte;
5562         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5563         boolean_t changed;
5564
5565         base = trunc_page(va);
5566         offset = va & PAGE_MASK;
5567         size = round_page(offset + size);
5568
5569         /*
5570          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5571          */
5572         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5573                 return (EINVAL);
5574
5575         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 1);
5576         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(kernel_pmap, mode, 0);
5577         changed = FALSE;
5578
5579         /*
5580          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5581          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5582          */
5583         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5584         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5585                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5586                 if (*pde == 0) {
5587                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5588                         return (EINVAL);
5589                 }
5590                 if (*pde & PG_PS) {
5591                         /*
5592                          * If the current 2/4MB page already has
5593                          * the required memory type, then we need not
5594                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5595                          * the next 2/4MB page frame.
5596                          */
5597                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5598                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5599                                 continue;
5600                         }
5601
5602                         /*
5603                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5604                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5605                          * within the range, then we need not break
5606                          * down this page into 4KB pages.
5607                          */
5608                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5609                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5610                                 tmpva += NBPDR;
5611                                 continue;
5612                         }
5613                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5614                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5615                                 return (ENOMEM);
5616                         }
5617                 }
5618                 pte = vtopte(tmpva);
5619                 if (*pte == 0) {
5620                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5621                         return (EINVAL);
5622                 }
5623                 tmpva += PAGE_SIZE;
5624         }
5625         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5626
5627         /*
5628          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5629          * cache mode if required.
5630          */
5631         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5632                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5633                 if (*pde & PG_PS) {
5634                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5635                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5636                                 changed = TRUE;
5637                         }
5638                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5639                 } else {
5640                         pte = vtopte(tmpva);
5641                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5642                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5643                                 changed = TRUE;
5644                         }
5645                         tmpva += PAGE_SIZE;
5646                 }
5647         }
5648
5649         /*
5650          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5651          * shouldn't be, etc.
5652          */
5653         if (changed) {
5654                 pmap_invalidate_range_int(kernel_pmap, base, tmpva);
5655                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5656         }
5657         return (0);
5658 }
5659
5660 /*
5661  * perform the pmap work for mincore
5662  */
5663 static int
5664 __CONCAT(PMTYPE, mincore)(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5665 {
5666         pd_entry_t pde;
5667         pt_entry_t pte;
5668         vm_paddr_t pa;
5669         int val;
5670
5671         PMAP_LOCK(pmap);
5672 retry:
5673         pde = *pmap_pde(pmap, addr);
5674         if (pde != 0) {
5675                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
5676                         pte = pde;
5677                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5678                         pa = ((pde & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5679                             PG_FRAME;
5680                         val = MINCORE_SUPER;
5681                 } else {
5682                         pte = pmap_pte_ufast(pmap, addr, pde);
5683                         pa = pte & PG_FRAME;
5684                         val = 0;
5685                 }
5686         } else {
5687                 pte = 0;
5688                 pa = 0;
5689                 val = 0;
5690         }
5691         if ((pte & PG_V) != 0) {
5692                 val |= MINCORE_INCORE;
5693                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5694                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5695                 if ((pte & PG_A) != 0)
5696                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5697         }
5698         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5699             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5700             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5701                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5702                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5703                         goto retry;
5704         } else
5705                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5706         PMAP_UNLOCK(pmap);
5707         return (val);
5708 }
5709
5710 static void
5711 __CONCAT(PMTYPE, activate)(struct thread *td)
5712 {
5713         pmap_t  pmap, oldpmap;
5714         u_int   cpuid;
5715         u_int32_t  cr3;
5716
5717         critical_enter();
5718         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5719         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5720         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5721 #if defined(SMP)
5722         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5723         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5724 #else
5725         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5726         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5727 #endif
5728 #ifdef PMAP_PAE_COMP
5729         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5730 #else
5731         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5732 #endif
5733         /*
5734          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5735          */
5736         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5737         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5738         critical_exit();
5739 }
5740
5741 static void
5742 __CONCAT(PMTYPE, activate_boot)(pmap_t pmap)
5743 {
5744         u_int cpuid;
5745
5746         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5747 #if defined(SMP)
5748         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5749 #else
5750         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5751 #endif
5752         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5753 }
5754
5755 /*
5756  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5757  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5758  */
5759 static void
5760 __CONCAT(PMTYPE, align_superpage)(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5761     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5762 {
5763         vm_offset_t superpage_offset;
5764
5765         if (size < NBPDR)
5766                 return;
5767         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5768                 offset += ptoa(object->pg_color);
5769         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5770         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5771             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5772                 return;
5773         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5774                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5775         else
5776                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5777 }
5778
5779 static vm_offset_t
5780 __CONCAT(PMTYPE, quick_enter_page)(vm_page_t m)
5781 {
5782         vm_offset_t qaddr;
5783         pt_entry_t *pte;
5784
5785         critical_enter();
5786         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5787         pte = vtopte(qaddr);
5788
5789         KASSERT(*pte == 0,
5790             ("pmap_quick_enter_page: PTE busy %#jx", (uintmax_t)*pte));
5791         *pte = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
5792             pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(m), 0);
5793         invlpg(qaddr);
5794
5795         return (qaddr);
5796 }
5797
5798 static void
5799 __CONCAT(PMTYPE, quick_remove_page)(vm_offset_t addr)
5800 {
5801         vm_offset_t qaddr;
5802         pt_entry_t *pte;
5803
5804         qaddr = PCPU_GET(qmap_addr);
5805         pte = vtopte(qaddr);
5806
5807         KASSERT(*pte != 0, ("pmap_quick_remove_page: PTE not in use"));
5808         KASSERT(addr == qaddr, ("pmap_quick_remove_page: invalid address"));
5809
5810         *pte = 0;
5811         critical_exit();
5812 }
5813
5814 static vmem_t *pmap_trm_arena;
5815 static vmem_addr_t pmap_trm_arena_last = PMAP_TRM_MIN_ADDRESS;
5816 static int trm_guard = PAGE_SIZE;
5817
5818 static int
5819 pmap_trm_import(void *unused __unused, vmem_size_t size, int flags,
5820     vmem_addr_t *addrp)
5821 {
5822         vm_page_t m;
5823         vmem_addr_t af, addr, prev_addr;
5824         pt_entry_t *trm_pte;
5825
5826         prev_addr = atomic_load_long(&pmap_trm_arena_last);
5827         size = round_page(size) + trm_guard;
5828         for (;;) {
5829                 if (prev_addr + size < prev_addr || prev_addr + size < size ||
5830                     prev_addr + size > PMAP_TRM_MAX_ADDRESS)
5831                         return (ENOMEM);
5832                 addr = prev_addr + size;
5833                 if (atomic_fcmpset_int(&pmap_trm_arena_last, &prev_addr, addr))
5834                         break;
5835         }
5836         prev_addr += trm_guard;
5837         trm_pte = PTmap + atop(prev_addr);
5838         for (af = prev_addr; af < addr; af += PAGE_SIZE) {
5839                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5840                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK);
5841                 pte_store(&trm_pte[atop(af - prev_addr)], VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5842                     PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag |
5843                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, FALSE));
5844         }
5845         *addrp = prev_addr;
5846         return (0);
5847 }
5848
5849 void
5850 pmap_init_trm(void)
5851 {
5852         vm_page_t pd_m;
5853
5854         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.trm_guard", &trm_guard);
5855         if ((trm_guard & PAGE_MASK) != 0)
5856                 trm_guard = 0;
5857         pmap_trm_arena = vmem_create("i386trampoline", 0, 0, 1, 0, M_WAITOK);
5858         vmem_set_import(pmap_trm_arena, pmap_trm_import, NULL, NULL, PAGE_SIZE);
5859         pd_m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NOBUSY |
5860             VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_WAITOK | VM_ALLOC_ZERO);
5861         if ((pd_m->flags & PG_ZERO) == 0)
5862                 pmap_zero_page(pd_m);
5863         PTD[TRPTDI] = VM_PAGE_TO_PHYS(pd_m) | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V |
5864             pmap_cache_bits(kernel_pmap, VM_MEMATTR_DEFAULT, TRUE);
5865 }
5866
5867 static void *
5868 __CONCAT(PMTYPE, trm_alloc)(size_t size, int flags)
5869 {
5870         vmem_addr_t res;
5871         int error;
5872
5873         MPASS((flags & ~(M_WAITOK | M_NOWAIT | M_ZERO)) == 0);
5874         error = vmem_xalloc(pmap_trm_arena, roundup2(size, 4), sizeof(int),
5875             0, 0, VMEM_ADDR_MIN, VMEM_ADDR_MAX, flags | M_FIRSTFIT, &res);
5876         if (error != 0)
5877                 return (NULL);
5878         if ((flags & M_ZERO) != 0)
5879                 bzero((void *)res, size);
5880         return ((void *)res);
5881 }
5882
5883 static void
5884 __CONCAT(PMTYPE, trm_free)(void *addr, size_t size)
5885 {
5886
5887         vmem_free(pmap_trm_arena, (uintptr_t)addr, roundup2(size, 4));
5888 }
5889
5890 #if defined(PMAP_DEBUG)
5891 pmap_pid_dump(int pid)
5892 {
5893         pmap_t pmap;
5894         struct proc *p;
5895         int npte = 0;
5896         int index;
5897
5898         sx_slock(&allproc_lock);
5899         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5900                 if (p->p_pid != pid)
5901                         continue;
5902
5903                 if (p->p_vmspace) {
5904                         int i,j;
5905                         index = 0;
5906                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5907                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5908                                 pd_entry_t *pde;
5909                                 pt_entry_t *pte;
5910                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5911                                 
5912                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5913                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5914                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5915                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5916                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5917                                                         if (index) {
5918                                                                 index = 0;
5919                                                                 printf("\n");
5920                                                         }
5921                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5922                                                         return (npte);
5923                                                 }
5924                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5925                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5926                                                         pt_entry_t pa;
5927                                                         vm_page_t m;
5928                                                         pa = *pte;
5929                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5930                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5931                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5932                                                         npte++;
5933                                                         index++;
5934                                                         if (index >= 2) {
5935                                                                 index = 0;
5936                                                                 printf("\n");
5937                                                         } else {
5938                                                                 printf(" ");
5939                                                         }
5940                                                 }
5941                                         }
5942                                 }
5943                         }
5944                 }
5945         }
5946         sx_sunlock(&allproc_lock);
5947         return (npte);
5948 }
5949 #endif
5950
5951 static void
5952 __CONCAT(PMTYPE, ksetrw)(vm_offset_t va)
5953 {
5954
5955         *vtopte(va) |= PG_RW;
5956 }
5957
5958 static void
5959 __CONCAT(PMTYPE, remap_lowptdi)(bool enable)
5960 {
5961
5962         PTD[KPTDI] = enable ? PTD[LOWPTDI] : 0;
5963         invltlb_glob();
5964 }
5965
5966 static vm_offset_t
5967 __CONCAT(PMTYPE, get_map_low)(void)
5968 {
5969
5970         return (PMAP_MAP_LOW);
5971 }
5972
5973 static vm_offset_t
5974 __CONCAT(PMTYPE, get_vm_maxuser_address)(void)
5975 {
5976
5977         return (VM_MAXUSER_ADDRESS);
5978 }
5979
5980 static vm_paddr_t
5981 __CONCAT(PMTYPE, pg_frame)(vm_paddr_t pa)
5982 {
5983
5984         return (pa & PG_FRAME);
5985 }
5986
5987 static void
5988 __CONCAT(PMTYPE, sf_buf_map)(struct sf_buf *sf)
5989 {
5990         pt_entry_t opte, *ptep;
5991
5992         /*
5993          * Update the sf_buf's virtual-to-physical mapping, flushing the
5994          * virtual address from the TLB.  Since the reference count for
5995          * the sf_buf's old mapping was zero, that mapping is not
5996          * currently in use.  Consequently, there is no need to exchange
5997          * the old and new PTEs atomically, even under PAE.
5998          */
5999         ptep = vtopte(sf->kva);
6000         opte = *ptep;
6001         *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(sf->m) | PG_RW | PG_V |
6002             pmap_cache_bits(kernel_pmap, sf->m->md.pat_mode, 0);
6003
6004         /*
6005          * Avoid unnecessary TLB invalidations: If the sf_buf's old
6006          * virtual-to-physical mapping was not used, then any processor
6007          * that has invalidated the sf_buf's virtual address from its TLB
6008          * since the last used mapping need not invalidate again.
6009          */
6010 #ifdef SMP
6011         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
6012                 CPU_ZERO(&sf->cpumask);
6013 #else
6014         if ((opte & (PG_V | PG_A)) ==  (PG_V | PG_A))
6015                 pmap_invalidate_page_int(kernel_pmap, sf->kva);
6016 #endif
6017 }
6018
6019 static void
6020 __CONCAT(PMTYPE, cp_slow0_map)(vm_offset_t kaddr, int plen, vm_page_t *ma)
6021 {
6022         pt_entry_t *pte;
6023         int i;
6024
6025         for (i = 0, pte = vtopte(kaddr); i < plen; i++, pte++) {
6026                 *pte = PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M | VM_PAGE_TO_PHYS(ma[i]) |
6027                     pmap_cache_bits(kernel_pmap, pmap_page_get_memattr(ma[i]),
6028                     FALSE);
6029                 invlpg(kaddr + ptoa(i));
6030         }
6031 }
6032
6033 static u_int
6034 __CONCAT(PMTYPE, get_kcr3)(void)
6035 {
6036
6037 #ifdef PMAP_PAE_COMP
6038         return ((u_int)IdlePDPT);
6039 #else
6040         return ((u_int)IdlePTD);
6041 #endif
6042 }
6043
6044 static u_int
6045 __CONCAT(PMTYPE, get_cr3)(pmap_t pmap)
6046 {
6047
6048 #ifdef PMAP_PAE_COMP
6049         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdpt));
6050 #else
6051         return ((u_int)vtophys(pmap->pm_pdir));
6052 #endif
6053 }
6054
6055 static caddr_t
6056 __CONCAT(PMTYPE, cmap3)(vm_paddr_t pa, u_int pte_bits)
6057 {
6058         pt_entry_t *pte;
6059
6060         pte = CMAP3;
6061         *pte = pa | pte_bits;
6062         invltlb();
6063         return (CADDR3);
6064 }
6065
6066 static void
6067 __CONCAT(PMTYPE, basemem_setup)(u_int basemem)
6068 {
6069         pt_entry_t *pte;
6070         int i;
6071
6072         /*
6073          * Map pages between basemem and ISA_HOLE_START, if any, r/w into
6074          * the vm86 page table so that vm86 can scribble on them using
6075          * the vm86 map too.  XXX: why 2 ways for this and only 1 way for
6076          * page 0, at least as initialized here?
6077          */
6078         pte = (pt_entry_t *)vm86paddr;
6079         for (i = basemem / 4; i < 160; i++)
6080                 pte[i] = (i << PAGE_SHIFT) | PG_V | PG_RW | PG_U;
6081 }
6082
6083 struct bios16_pmap_handle {
6084         pt_entry_t      *pte;
6085         pd_entry_t      *ptd;
6086         pt_entry_t      orig_ptd;
6087 };
6088
6089 static void *
6090 __CONCAT(PMTYPE, bios16_enter)(void)
6091 {
6092         struct bios16_pmap_handle *h;
6093
6094         /*
6095          * no page table, so create one and install it.
6096          */
6097         h = malloc(sizeof(struct bios16_pmap_handle), M_TEMP, M_WAITOK);
6098         h->pte = (pt_entry_t *)malloc(PAGE_SIZE, M_TEMP, M_WAITOK);
6099         h->ptd = IdlePTD;
6100         *h->pte = vm86phystk | PG_RW | PG_V;
6101         h->orig_ptd = *h->ptd;
6102         *h->ptd = vtophys(h->pte) | PG_RW | PG_V;
6103         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);   /* XXX insurance for now */
6104         return (h);
6105 }
6106
6107 static void
6108 __CONCAT(PMTYPE, bios16_leave)(void *arg)
6109 {
6110         struct bios16_pmap_handle *h;
6111
6112         h = arg;
6113         *h->ptd = h->orig_ptd;          /* remove page table */
6114         /*
6115          * XXX only needs to be invlpg(0) but that doesn't work on the 386
6116          */
6117         pmap_invalidate_all_int(kernel_pmap);
6118         free(h->pte, M_TEMP);           /* ... and free it */
6119 }
6120
6121 #define PMM(a)  \
6122         .pm_##a = __CONCAT(PMTYPE, a),
6123
6124 struct pmap_methods __CONCAT(PMTYPE, methods) = {
6125         PMM(ksetrw)
6126         PMM(remap_lower)
6127         PMM(remap_lowptdi)
6128         PMM(align_superpage)
6129         PMM(quick_enter_page)
6130         PMM(quick_remove_page)
6131         PMM(trm_alloc)
6132         PMM(trm_free)
6133         PMM(get_map_low)
6134         PMM(get_vm_maxuser_address)
6135         PMM(kextract)
6136         PMM(pg_frame)
6137         PMM(sf_buf_map)
6138         PMM(cp_slow0_map)
6139         PMM(get_kcr3)
6140         PMM(get_cr3)
6141         PMM(cmap3)
6142         PMM(basemem_setup)
6143         PMM(set_nx)
6144         PMM(bios16_enter)
6145         PMM(bios16_leave)
6146         PMM(bootstrap)
6147         PMM(is_valid_memattr)
6148         PMM(cache_bits)
6149         PMM(ps_enabled)
6150         PMM(pinit0)
6151         PMM(pinit)
6152         PMM(activate)
6153         PMM(activate_boot)
6154         PMM(advise)
6155         PMM(clear_modify)
6156         PMM(change_attr)
6157         PMM(mincore)
6158         PMM(copy)
6159         PMM(copy_page)
6160         PMM(copy_pages)
6161         PMM(zero_page)
6162         PMM(zero_page_area)
6163         PMM(enter)
6164         PMM(enter_object)
6165         PMM(enter_quick)
6166         PMM(kenter_temporary)
6167         PMM(object_init_pt)
6168         PMM(unwire)
6169         PMM(page_exists_quick)
6170         PMM(page_wired_mappings)
6171         PMM(page_is_mapped)
6172         PMM(remove_pages)
6173         PMM(is_modified)
6174         PMM(is_prefaultable)
6175         PMM(is_referenced)
6176         PMM(remove_write)
6177         PMM(ts_referenced)
6178         PMM(mapdev_attr)
6179         PMM(unmapdev)
6180         PMM(page_set_memattr)
6181         PMM(extract)
6182         PMM(extract_and_hold)
6183         PMM(map)
6184         PMM(qenter)
6185         PMM(qremove)
6186         PMM(release)
6187         PMM(remove)
6188         PMM(protect)
6189         PMM(remove_all)
6190         PMM(init)
6191         PMM(init_pat)
6192         PMM(growkernel)
6193         PMM(invalidate_page)
6194         PMM(invalidate_range)
6195         PMM(invalidate_all)
6196         PMM(invalidate_cache)
6197         PMM(flush_page)
6198         PMM(kenter)
6199         PMM(kremove)
6200 };