]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/i386/xen/pmap.c
Fix boot time pmap_growkernel panic for case where vm is allocated >= 768M
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / i386 / xen / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #define PMAP_DIAGNOSTIC
107
108 #include "opt_cpu.h"
109 #include "opt_pmap.h"
110 #include "opt_msgbuf.h"
111 #include "opt_smp.h"
112 #include "opt_xbox.h"
113
114 #include <sys/param.h>
115 #include <sys/systm.h>
116 #include <sys/kernel.h>
117 #include <sys/ktr.h>
118 #include <sys/lock.h>
119 #include <sys/malloc.h>
120 #include <sys/mman.h>
121 #include <sys/msgbuf.h>
122 #include <sys/mutex.h>
123 #include <sys/proc.h>
124 #include <sys/sx.h>
125 #include <sys/vmmeter.h>
126 #include <sys/sched.h>
127 #include <sys/sysctl.h>
128 #ifdef SMP
129 #include <sys/smp.h>
130 #endif
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/uma.h>
142
143 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #ifdef XBOX
153 #include <machine/xbox.h>
154 #endif
155
156 #include <xen/interface/xen.h>
157 #include <machine/xen/hypervisor.h>
158 #include <machine/xen/hypercall.h>
159 #include <machine/xen/xenvar.h>
160 #include <machine/xen/xenfunc.h>
161
162 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
163 #define CPU_ENABLE_SSE
164 #endif
165
166 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
167 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
168 #endif
169
170 #if defined(DIAGNOSTIC)
171 #define PMAP_DIAGNOSTIC
172 #endif
173
174 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
175 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
176 #else
177 #define PMAP_INLINE
178 #endif
179
180 #define PV_STATS
181 #ifdef PV_STATS
182 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
183 #else
184 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
185 #endif
186
187 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
188 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
189
190 /*
191  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
192  */
193 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
194 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
195
196 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
197 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
198 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
199 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
200 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
201
202 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
203
204 struct pmap kernel_pmap_store;
205 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
206 static struct pmaplist allpmaps;
207 static struct mtx allpmaps_lock;
208
209 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
210 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
211 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
212 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
213
214 static int nkpt;
215 vm_offset_t kernel_vm_end;
216 extern u_int32_t KERNend;
217
218 #ifdef PAE
219 pt_entry_t pg_nx;
220 #if !defined(XEN) 
221 static uma_zone_t pdptzone;
222 #endif
223 #endif
224
225 /*
226  * Data for the pv entry allocation mechanism
227  */
228 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
229 static struct md_page *pv_table;
230 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
231
232 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
233 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
234 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
235
236 /*
237  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
238  */
239 struct sysmaps {
240         struct  mtx lock;
241         pt_entry_t *CMAP1;
242         pt_entry_t *CMAP2;
243         caddr_t CADDR1;
244         caddr_t CADDR2;
245 };
246 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
247 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
248 static pt_entry_t *CMAP3;
249 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
250 static caddr_t CADDR3;
251 struct msgbuf *msgbufp = 0;
252
253 /*
254  * Crashdump maps.
255  */
256 static caddr_t crashdumpmap;
257
258 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
259 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
260 #ifdef SMP
261 static int PMAP1cpu;
262 static int PMAP1changedcpu;
263 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
264            &PMAP1changedcpu, 0,
265            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
266 #endif
267 static int PMAP1changed;
268 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
269            &PMAP1changed, 0,
270            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
271 static int PMAP1unchanged;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1unchanged, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
275 static struct mtx PMAP2mutex;
276
277 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
278 static int pg_ps_enabled;
279 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RD, &pg_ps_enabled, 0,
280     "Are large page mappings enabled?");
281
282 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
283         "Max number of PV entries");
284 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
285         "Page share factor per proc");
286
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
289
290 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mcl, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
291     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
292 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
293     vm_page_t *free);
294 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
295     vm_page_t *free);
296 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
297                                         vm_offset_t va);
298 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
299 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
300     vm_page_t m);
301
302 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
303
304 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
305 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
306 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
307 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
308 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
309 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
310 static boolean_t pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312
313
314 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
315 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
316 #endif
317
318 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
319 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
320
321 /*
322  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
323  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
324  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
325  */
326 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
327
328
329
330 static __inline void
331 pagezero(void *page)
332 {
333 #if defined(I686_CPU)
334         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
335 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
336                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
337                         sse2_pagezero(page);
338                 else
339 #endif
340                         i686_pagezero(page);
341         } else
342 #endif
343                 bzero(page, PAGE_SIZE);
344 }
345
346 void 
347 pd_set(struct pmap *pmap, int ptepindex, vm_paddr_t val, int type)
348 {
349         vm_paddr_t pdir_ma = vtomach(&pmap->pm_pdir[ptepindex]);
350         
351         switch (type) {
352         case SH_PD_SET_VA:
353 #if 0           
354                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
355                                     xpmap_ptom(val & ~(PG_RW)));
356 #endif          
357                 xen_queue_pt_update(pdir_ma,
358                                     xpmap_ptom(val));   
359                 break;
360         case SH_PD_SET_VA_MA:
361 #if 0           
362                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
363                                     val & ~(PG_RW));
364 #endif          
365                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, val);      
366                 break;
367         case SH_PD_SET_VA_CLEAR:
368 #if 0
369                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma, 0);
370 #endif          
371                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, 0);        
372                 break;
373         }
374 }
375
376 /*
377  * Move the kernel virtual free pointer to the next
378  * 4MB.  This is used to help improve performance
379  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
380  * (.text, .data, .bss)
381  */
382 static vm_offset_t
383 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
384 {
385         vm_offset_t newaddr = addr;
386
387 #ifndef DISABLE_PSE
388         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
389                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
390 #endif
391         return newaddr;
392 }
393
394 /*
395  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
396  *
397  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
398  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
399  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
400  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
401  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
402  *      (physical) address starting relative to 0]
403  */
404 void
405 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
406 {
407         vm_offset_t va;
408         pt_entry_t *pte, *unused;
409         struct sysmaps *sysmaps;
410         int i;
411
412         /*
413          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
414          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
415          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
416          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
417          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
418          * in this calculation.
419          */
420         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
421         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
422
423         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
424
425         /*
426          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
427          */
428         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
429         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
430 #ifdef PAE
431         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
432 #endif
433         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
434         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
435         LIST_INIT(&allpmaps);
436         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
437         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
438         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
439         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
440         nkpt = NKPT;
441
442         /*
443          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
444          * mapping of pages.
445          */
446 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
447         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
448
449         va = virtual_avail;
450         pte = vtopte(va);
451
452         /*
453          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
454          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
455          */
456         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
457                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
458                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
459                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
460                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
461         }
462         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
463         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
464         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
465
466         /*
467          * Crashdump maps.
468          */
469         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
470
471         /*
472          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
473          */
474         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
475
476         /*
477          * msgbufp is used to map the system message buffer.
478          */
479         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
480
481         /*
482          * ptemap is used for pmap_pte_quick
483          */
484         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
485         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
486
487         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
488
489         virtual_avail = va;
490         PT_SET_MA(CADDR1, 0);
491
492         /*
493          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
494          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
495          * mapping must not have PG_G set. 
496          */
497 #ifndef XEN
498         /*
499          * leave here deliberately to show that this is not supported
500          */
501 #ifdef XBOX
502         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
503          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
504          * Better fixes are very welcome! */
505         if (!arch_i386_is_xbox)
506 #endif
507         for (i = 1; i < NKPT; i++)
508                 PTD[i] = 0;
509
510         /* Initialize the PAT MSR if present. */
511         pmap_init_pat();
512
513         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
514         pmap_set_pg();
515 #endif
516 }
517
518 /*
519  * Setup the PAT MSR.
520  */
521 void
522 pmap_init_pat(void)
523 {
524         uint64_t pat_msr;
525
526         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
527         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
528                 return;
529
530 #ifdef PAT_WORKS
531         /*
532          * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
533          * Program 4 and 5 as WP and WC.
534          * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
535          */
536         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
537         pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
538         pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
539             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
540 #else
541         /*
542          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
543          * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
544          * of UC-.
545          *
546          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
547          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
548          * or Mode C Paging)
549          *
550          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
551          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
552          */
553         pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
554         pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
555         pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
556 #endif
557         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
558 }
559
560 /*
561  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
562  */
563 void
564 pmap_set_pg(void)
565 {
566         pd_entry_t pdir;
567         pt_entry_t *pte;
568         vm_offset_t va, endva;
569         int i; 
570
571         if (pgeflag == 0)
572                 return;
573
574         i = KERNLOAD/NBPDR;
575         endva = KERNBASE + KERNend;
576
577         if (pseflag) {
578                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
579                 while (va  < endva) {
580                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
581                         pdir |= pgeflag;
582                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
583                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
584                         i++;
585                         va += NBPDR;
586                 }
587         } else {
588                 va = (vm_offset_t)btext;
589                 while (va < endva) {
590                         pte = vtopte(va);
591                         if (*pte & PG_V)
592                                 *pte |= pgeflag;
593                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
594                         va += PAGE_SIZE;
595                 }
596         }
597 }
598
599 /*
600  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
601  */
602 void
603 pmap_page_init(vm_page_t m)
604 {
605
606         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
607 }
608
609 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
610
611 static MALLOC_DEFINE(M_PMAPPDPT, "pmap", "pmap pdpt");
612
613 static void *
614 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
615 {
616         *flags = UMA_SLAB_PRIV;
617         return (contigmalloc(PAGE_SIZE, M_PMAPPDPT, 0, 0x0ULL, 0xffffffffULL,
618             1, 0));
619 }
620 #endif
621
622 /*
623  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
624  * Requirements:
625  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
626  *    are ever set, PG_V in particular.
627  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
628  *    on PAE systems.  This should be ok.
629  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
630  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
631  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
632  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
633  */
634 static int ptelist_count = 0;
635 static vm_offset_t
636 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
637 {
638         vm_offset_t va;
639         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
640         
641         if (ptelist_count == 0) {
642                 printf("out of memory!!!!!!\n");
643                 return (0);     /* Out of memory */
644         }
645         ptelist_count--;
646         va = phead[ptelist_count];
647         return (va);
648 }
649
650 static void
651 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
652 {
653         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
654
655         phead[ptelist_count++] = va;
656 }
657
658 static void
659 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
660 {
661         int i, nstackpages;
662         vm_offset_t va;
663         vm_page_t m;
664         
665         nstackpages = (npages + PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t) - 1)/ (PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t));
666         for (i = 0; i < nstackpages; i++) {
667                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
668                 m = vm_page_alloc(NULL, i,
669                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
670                     VM_ALLOC_ZERO);
671                 pmap_qenter(va, &m, 1);
672         }
673
674         *head = (vm_offset_t)base;
675         for (i = npages - 1; i >= nstackpages; i--) {
676                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
677                 pmap_ptelist_free(head, va);
678         }
679 }
680
681
682 /*
683  *      Initialize the pmap module.
684  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
685  *      system needs to map virtual memory.
686  */
687 void
688 pmap_init(void)
689 {
690         vm_page_t mpte;
691         vm_size_t s;
692         int i, pv_npg;
693
694         /*
695          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
696          * page table pages.
697          */ 
698         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
699                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME));
700                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
701                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
702                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
703                 mpte->pindex = i + KPTDI;
704                 mpte->phys_addr = xpmap_mtop(PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME);
705         }
706
707         /*
708          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
709          * high water mark so that the system can recover from excessive
710          * numbers of pv entries.
711          */
712         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
713         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
714         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
715         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
716         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
717
718         /*
719          * Are large page mappings enabled?
720          */
721         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
722
723         /*
724          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
725          */
726         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
727         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
728
729         /*
730          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
731          */
732         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
733         s = round_page(s);
734         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
735         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
736                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
737
738         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
739         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
740             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
741         if (pv_chunkbase == NULL)
742                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
743         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
744 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
745         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
746             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
747             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
748         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
749 #endif
750 }
751
752
753 /***************************************************
754  * Low level helper routines.....
755  ***************************************************/
756
757 /*
758  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
759  * caching mode.
760  */
761 static int
762 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
763 {
764         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
765
766         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
767         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
768
769         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
770         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
771                 switch (mode) {
772                 case PAT_UNCACHEABLE:
773                 case PAT_WRITE_THROUGH:
774                 case PAT_WRITE_BACK:
775                         break;
776                 case PAT_UNCACHED:
777                 case PAT_WRITE_COMBINING:
778                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
779                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
780                         break;
781                 }
782         }
783         
784         /* Map the caching mode to a PAT index. */
785         switch (mode) {
786 #ifdef PAT_WORKS
787         case PAT_UNCACHEABLE:
788                 pat_index = 3;
789                 break;
790         case PAT_WRITE_THROUGH:
791                 pat_index = 1;
792                 break;
793         case PAT_WRITE_BACK:
794                 pat_index = 0;
795                 break;
796         case PAT_UNCACHED:
797                 pat_index = 2;
798                 break;
799         case PAT_WRITE_COMBINING:
800                 pat_index = 5;
801                 break;
802         case PAT_WRITE_PROTECTED:
803                 pat_index = 4;
804                 break;
805 #else
806         case PAT_UNCACHED:
807         case PAT_UNCACHEABLE:
808         case PAT_WRITE_PROTECTED:
809                 pat_index = 3;
810                 break;
811         case PAT_WRITE_THROUGH:
812                 pat_index = 1;
813                 break;
814         case PAT_WRITE_BACK:
815                 pat_index = 0;
816                 break;
817         case PAT_WRITE_COMBINING:
818                 pat_index = 2;
819                 break;
820 #endif
821         default:
822                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
823         }       
824
825         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
826         cache_bits = 0;
827         if (pat_index & 0x4)
828                 cache_bits |= pat_flag;
829         if (pat_index & 0x2)
830                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
831         if (pat_index & 0x1)
832                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
833         return (cache_bits);
834 }
835 #ifdef SMP
836 /*
837  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
838  *
839  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
840  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
841  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
842  * processor could cache an old, pre-update entry without being
843  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
844  * active on another processor after its pm_active field is checked by
845  * one of the following functions but before a store updating the page
846  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
847  * processor before its pm_active field is checked but due to
848  * speculative loads one of the following functions stills reads the
849  * pmap as inactive on the other processor.
850  * 
851  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
852  * immutable.  The kernel page table is always active on every
853  * processor.
854  */
855 void
856 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
857 {
858         u_int cpumask;
859         u_int other_cpus;
860
861         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
862             pmap, va);
863         
864         sched_pin();
865         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
866                 invlpg(va);
867                 smp_invlpg(va);
868         } else {
869                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
870                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
871                 if (pmap->pm_active & cpumask)
872                         invlpg(va);
873                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
874                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
875         }
876         sched_unpin();
877         PT_UPDATES_FLUSH();
878 }
879
880 void
881 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
882 {
883         u_int cpumask;
884         u_int other_cpus;
885         vm_offset_t addr;
886
887         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p eva=0x%x sva=0x%x",
888             pmap, sva, eva);
889
890         sched_pin();
891         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
892                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
893                         invlpg(addr);
894                 smp_invlpg_range(sva, eva);
895         } else {
896                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
897                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
898                 if (pmap->pm_active & cpumask)
899                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
900                                 invlpg(addr);
901                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
902                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
903                             sva, eva);
904         }
905         sched_unpin();
906         PT_UPDATES_FLUSH();
907 }
908
909 void
910 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
911 {
912         u_int cpumask;
913         u_int other_cpus;
914
915         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p", pmap);
916
917         sched_pin();
918         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
919                 invltlb();
920                 smp_invltlb();
921         } else {
922                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
923                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
924                 if (pmap->pm_active & cpumask)
925                         invltlb();
926                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
927                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
928         }
929         sched_unpin();
930 }
931
932 void
933 pmap_invalidate_cache(void)
934 {
935
936         sched_pin();
937         wbinvd();
938         smp_cache_flush();
939         sched_unpin();
940 }
941 #else /* !SMP */
942 /*
943  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
944  * We inline these within pmap.c for speed.
945  */
946 PMAP_INLINE void
947 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
948 {
949         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
950             pmap, va);
951
952         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
953                 invlpg(va);
954         PT_UPDATES_FLUSH();
955 }
956
957 PMAP_INLINE void
958 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
959 {
960         vm_offset_t addr;
961
962         if (eva - sva > PAGE_SIZE)
963                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_range: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
964                     pmap, sva, eva);
965
966         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
967                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
968                         invlpg(addr);
969         PT_UPDATES_FLUSH();
970 }
971
972 PMAP_INLINE void
973 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
974 {
975
976         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_all: pmap=%p", pmap);
977         
978         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
979                 invltlb();
980 }
981
982 PMAP_INLINE void
983 pmap_invalidate_cache(void)
984 {
985
986         wbinvd();
987 }
988 #endif /* !SMP */
989
990 /*
991  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
992  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
993  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
994  * dependence on its continued use subject to a race condition.
995  */
996 static __inline int
997 pmap_is_current(pmap_t pmap)
998 {
999
1000         return (pmap == kernel_pmap ||
1001             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1002                 (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1003 }
1004
1005 /*
1006  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1007  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1008  */
1009 pt_entry_t *
1010 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1011 {
1012         pd_entry_t newpf;
1013         pd_entry_t *pde;
1014
1015         pde = pmap_pde(pmap, va);
1016         if (*pde & PG_PS)
1017                 return (pde);
1018         if (*pde != 0) {
1019                 /* are we current address space or kernel? */
1020                 if (pmap_is_current(pmap))
1021                         return (vtopte(va));
1022                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1023                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1024                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1025                         PT_SET_MA(PADDR2, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
1026                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
1027                             pmap, va, (*PMAP2 & 0xffffffff));
1028                 }
1029                 
1030                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1031         }
1032         return (0);
1033 }
1034
1035 /*
1036  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1037  * being NULL.
1038  */
1039 static __inline void
1040 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1041 {
1042
1043         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2) {
1044                 CTR1(KTR_PMAP, "pmap_pte_release: pte=0x%jx",
1045                     *PMAP2);
1046                 PT_SET_VA(PMAP2, 0, TRUE);
1047                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1048         }
1049 }
1050
1051 static __inline void
1052 invlcaddr(void *caddr)
1053 {
1054
1055         invlpg((u_int)caddr);
1056         PT_UPDATES_FLUSH();
1057 }
1058
1059 /*
1060  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1061  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1062  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1063  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1064  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1065  *
1066  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1067  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1068  */
1069 static pt_entry_t *
1070 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1071 {
1072         pd_entry_t newpf;
1073         pd_entry_t *pde;
1074
1075         pde = pmap_pde(pmap, va);
1076         if (*pde & PG_PS)
1077                 return (pde);
1078         if (*pde != 0) {
1079                 /* are we current address space or kernel? */
1080                 if (pmap_is_current(pmap))
1081                         return (vtopte(va));
1082                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1083                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1084                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1085                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1086                         PT_SET_MA(PADDR1, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
1087                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte_quick: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
1088                             pmap, va, (u_long)*PMAP1);
1089                         
1090 #ifdef SMP
1091                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1092 #endif
1093                         PMAP1changed++;
1094                 } else
1095 #ifdef SMP
1096                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1097                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1098                         invlcaddr(PADDR1);
1099                         PMAP1changedcpu++;
1100                 } else
1101 #endif
1102                         PMAP1unchanged++;
1103                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1104         }
1105         return (0);
1106 }
1107
1108 /*
1109  *      Routine:        pmap_extract
1110  *      Function:
1111  *              Extract the physical page address associated
1112  *              with the given map/virtual_address pair.
1113  */
1114 vm_paddr_t 
1115 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1116 {
1117         vm_paddr_t rtval;
1118         pt_entry_t *pte;
1119         pd_entry_t pde;
1120         pt_entry_t pteval;
1121         
1122         rtval = 0;
1123         PMAP_LOCK(pmap);
1124         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1125         if (pde != 0) {
1126                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1127                         rtval = xpmap_mtop(pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1128                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1129                         return rtval;
1130                 }
1131                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1132                 pteval = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
1133                 rtval = (pteval & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1134                 pmap_pte_release(pte);
1135         }
1136         PMAP_UNLOCK(pmap);
1137         return (rtval);
1138 }
1139
1140 /*
1141  *      Routine:        pmap_extract_ma
1142  *      Function:
1143  *              Like pmap_extract, but returns machine address
1144  */
1145 vm_paddr_t 
1146 pmap_extract_ma(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1147 {
1148         vm_paddr_t rtval;
1149         pt_entry_t *pte;
1150         pd_entry_t pde;
1151
1152         rtval = 0;
1153         PMAP_LOCK(pmap);
1154         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1155         if (pde != 0) {
1156                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1157                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
1158                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1159                         return rtval;
1160                 }
1161                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1162                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1163                 pmap_pte_release(pte);
1164         }
1165         PMAP_UNLOCK(pmap);
1166         return (rtval);
1167 }
1168
1169 /*
1170  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1171  *      Function:
1172  *              Atomically extract and hold the physical page
1173  *              with the given pmap and virtual address pair
1174  *              if that mapping permits the given protection.
1175  */
1176 vm_page_t
1177 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1178 {
1179         pd_entry_t pde;
1180         pt_entry_t pte;
1181         vm_page_t m;
1182
1183         m = NULL;
1184         vm_page_lock_queues();
1185         PMAP_LOCK(pmap);
1186         pde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1187         if (pde != 0) {
1188                 if (pde & PG_PS) {
1189                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1190                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1191                                     (va & PDRMASK));
1192                                 vm_page_hold(m);
1193                         }
1194                 } else {
1195                         sched_pin();
1196                         pte = PT_GET(pmap_pte_quick(pmap, va));
1197                         if (*PMAP1)
1198                                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
1199                         if ((pte & PG_V) &&
1200                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1201                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1202                                 vm_page_hold(m);
1203                         }
1204                         sched_unpin();
1205                 }
1206         }
1207         vm_page_unlock_queues();
1208         PMAP_UNLOCK(pmap);
1209         return (m);
1210 }
1211
1212 /***************************************************
1213  * Low level mapping routines.....
1214  ***************************************************/
1215
1216 /*
1217  * Add a wired page to the kva.
1218  * Note: not SMP coherent.
1219  */
1220 void 
1221 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1222 {
1223         PT_SET_MA(va, xpmap_ptom(pa)| PG_RW | PG_V | pgeflag);
1224 }
1225
1226 void 
1227 pmap_kenter_ma(vm_offset_t va, vm_paddr_t ma)
1228 {
1229         pt_entry_t *pte;
1230
1231         pte = vtopte(va);
1232         pte_store_ma(pte, ma | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1233 }
1234
1235
1236 static __inline void 
1237 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1238 {
1239         PT_SET_MA(va, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Remove a page from the kernel pagetables.
1244  * Note: not SMP coherent.
1245  */
1246 PMAP_INLINE void
1247 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1248 {
1249         pt_entry_t *pte;
1250
1251         pte = vtopte(va);
1252         PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
1253 }
1254
1255 /*
1256  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1257  *      virtual address space.
1258  *
1259  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1260  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1261  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1262  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1263  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1264  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1265  *      region.
1266  */
1267 vm_offset_t
1268 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1269 {
1270         vm_offset_t va, sva;
1271
1272         va = sva = *virt;
1273         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_map: va=0x%x start=0x%jx end=0x%jx prot=0x%x",
1274             va, start, end, prot);
1275         while (start < end) {
1276                 pmap_kenter(va, start);
1277                 va += PAGE_SIZE;
1278                 start += PAGE_SIZE;
1279         }
1280         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1281         *virt = va;
1282         return (sva);
1283 }
1284
1285
1286 /*
1287  * Add a list of wired pages to the kva
1288  * this routine is only used for temporary
1289  * kernel mappings that do not need to have
1290  * page modification or references recorded.
1291  * Note that old mappings are simply written
1292  * over.  The page *must* be wired.
1293  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1294  */
1295 void
1296 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1297 {
1298         pt_entry_t *endpte, *pte;
1299         vm_paddr_t pa;
1300         vm_offset_t va = sva;
1301         int mclcount = 0;
1302         multicall_entry_t mcl[16];
1303         multicall_entry_t *mclp = mcl;
1304         int error;
1305
1306         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qenter:sva=0x%x count=%d", va, count);
1307         pte = vtopte(sva);
1308         endpte = pte + count;
1309         while (pte < endpte) {
1310                 pa = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(*ma)) | pgeflag | PG_RW | PG_V | PG_M | PG_A;
1311
1312                 mclp->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
1313                 mclp->args[0] = va;
1314                 mclp->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
1315                 mclp->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
1316                 mclp->args[3] = (*pte & PG_V) ? UVMF_INVLPG|UVMF_ALL : 0;
1317         
1318                 va += PAGE_SIZE;
1319                 pte++;
1320                 ma++;
1321                 mclp++;
1322                 mclcount++;
1323                 if (mclcount == 16) {
1324                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1325                         mclp = mcl;
1326                         mclcount = 0;
1327                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1328                 }               
1329         }
1330         if (mclcount) {
1331                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1332                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1333         }
1334         
1335 #ifdef INVARIANTS
1336         for (pte = vtopte(sva), mclcount = 0; mclcount < count; mclcount++, pte++)
1337                 KASSERT(*pte, ("pte not set for va=0x%x", sva + mclcount*PAGE_SIZE));
1338 #endif  
1339 }
1340
1341
1342 /*
1343  * This routine tears out page mappings from the
1344  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1345  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1346  */
1347 void
1348 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1349 {
1350         vm_offset_t va;
1351
1352         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qremove: sva=0x%x count=%d", sva, count);
1353         va = sva;
1354         vm_page_lock_queues();
1355         critical_enter();
1356         while (count-- > 0) {
1357                 pmap_kremove(va);
1358                 va += PAGE_SIZE;
1359         }
1360         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1361         critical_exit();
1362         vm_page_unlock_queues();
1363 }
1364
1365 /***************************************************
1366  * Page table page management routines.....
1367  ***************************************************/
1368 static __inline void
1369 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1370 {
1371         vm_page_t m;
1372
1373         while (free != NULL) {
1374                 m = free;
1375                 free = m->right;
1376                 vm_page_free_zero(m);
1377         }
1378 }
1379
1380 /*
1381  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1382  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1383  */
1384 static __inline int
1385 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1386 {
1387
1388         --m->wire_count;
1389         if (m->wire_count == 0)
1390                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1391         else
1392                 return 0;
1393 }
1394
1395 static int 
1396 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1397 {
1398         vm_offset_t pteva;
1399
1400         PT_UPDATES_FLUSH();
1401         /*
1402          * unmap the page table page
1403          */
1404         xen_pt_unpin(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1405         /*
1406          * page *might* contain residual mapping :-/  
1407          */
1408         PD_CLEAR_VA(pmap, m->pindex, TRUE);
1409         pmap_zero_page(m);
1410         --pmap->pm_stats.resident_count;
1411
1412         /*
1413          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1414          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1415          * down is begun.
1416          */
1417         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1418
1419         /*
1420          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1421          * take effect immediately.
1422          */
1423         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1424         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1425
1426         /* 
1427          * Put page on a list so that it is released after
1428          * *ALL* TLB shootdown is done
1429          */
1430         m->right = *free;
1431         *free = m;
1432
1433         return 1;
1434 }
1435
1436 /*
1437  * After removing a page table entry, this routine is used to
1438  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1439  */
1440 static int
1441 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1442 {
1443         pd_entry_t ptepde;
1444         vm_page_t mpte;
1445
1446         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1447                 return 0;
1448         ptepde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1449         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1450         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1451 }
1452
1453 void
1454 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1455 {
1456
1457         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1458         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1459 #ifdef PAE
1460         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1461 #endif
1462         pmap->pm_active = 0;
1463         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1464         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1465         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1466         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1467         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1468         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1473  * such as one in a vmspace structure.
1474  */
1475 int
1476 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1477 {
1478         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD + 1];
1479         int npgptd = NPGPTD + 1;
1480         static int color;
1481         int i;
1482
1483         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1484
1485         /*
1486          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1487          * page directory table.
1488          */
1489         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1490                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1491                     NBPTD);
1492                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1493                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1494                         return (0);
1495                 }
1496 #if defined(XEN) && defined(PAE)        
1497                 pmap->pm_pdpt = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map, 1);
1498 #endif
1499                 
1500 #if defined(PAE) && !defined(XEN)
1501                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1502                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1503                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1504                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1505                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1506                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1507 #endif
1508         }
1509
1510         /*
1511          * allocate the page directory page(s)
1512          */
1513         for (i = 0; i < npgptd;) {
1514                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1515                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1516                     VM_ALLOC_ZERO);
1517                 if (m == NULL)
1518                         VM_WAIT;
1519                 else {
1520                         ptdpg[i++] = m;
1521                 }
1522         }
1523         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1524         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1525                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1526                         pagezero(&pmap->pm_pdir[i*NPTEPG]);
1527         }
1528
1529         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1530         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1531         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1532         /* Wire in kernel global address entries. */
1533
1534         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1535 #ifdef PAE
1536 #ifdef XEN
1537         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, &ptdpg[NPGPTD], 1);
1538         if ((ptdpg[NPGPTD]->flags & PG_ZERO) == 0)
1539                 bzero(pmap->pm_pdpt, PAGE_SIZE);
1540 #endif  
1541         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1542                 vm_paddr_t ma;
1543                 
1544                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1545                 pmap->pm_pdpt[i] = ma | PG_V;
1546
1547         }
1548 #endif  
1549 #ifdef XEN
1550         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1551                 pt_entry_t *pd;
1552                 vm_paddr_t ma;
1553                 
1554                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1555                 pd = pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG);
1556                 PT_SET_MA(pd, *vtopte((vm_offset_t)pd) & ~(PG_M|PG_A|PG_U|PG_RW));
1557 #if 0           
1558                 xen_pgd_pin(ma);
1559 #endif          
1560         }
1561         
1562 #ifdef PAE      
1563         PT_SET_MA(pmap->pm_pdpt, *vtopte((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) & ~PG_RW);
1564 #endif
1565         vm_page_lock_queues();
1566         xen_flush_queue();
1567         xen_pgdpt_pin(xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[NPGPTD])));
1568         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1569                 vm_paddr_t ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]));
1570                 PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i], ma | PG_V | PG_A, FALSE);
1571         }
1572         xen_flush_queue();
1573         vm_page_unlock_queues();
1574 #endif
1575         pmap->pm_active = 0;
1576         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1577         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1578
1579         return (1);
1580 }
1581
1582 /*
1583  * this routine is called if the page table page is not
1584  * mapped correctly.
1585  */
1586 static vm_page_t
1587 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned int ptepindex, int flags)
1588 {
1589         vm_paddr_t ptema;
1590         vm_page_t m;
1591
1592         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1593             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1594             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1595
1596         /*
1597          * Allocate a page table page.
1598          */
1599         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1600             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1601                 if (flags & M_WAITOK) {
1602                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1603                         vm_page_unlock_queues();
1604                         VM_WAIT;
1605                         vm_page_lock_queues();
1606                         PMAP_LOCK(pmap);
1607                 }
1608
1609                 /*
1610                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1611                  * page may have been allocated.
1612                  */
1613                 return (NULL);
1614         }
1615         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1616                 pmap_zero_page(m);
1617
1618         /*
1619          * Map the pagetable page into the process address space, if
1620          * it isn't already there.
1621          */
1622         pmap->pm_stats.resident_count++;
1623
1624         ptema = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1625         xen_pt_pin(ptema);
1626         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
1627                 (ptema | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M), TRUE);
1628         
1629         KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex],
1630             ("_pmap_allocpte: ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1631         return (m);
1632 }
1633
1634 static vm_page_t
1635 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1636 {
1637         unsigned ptepindex;
1638         pd_entry_t ptema;
1639         vm_page_t m;
1640
1641         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1642             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1643             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1644
1645         /*
1646          * Calculate pagetable page index
1647          */
1648         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1649 retry:
1650         /*
1651          * Get the page directory entry
1652          */
1653         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1654
1655         /*
1656          * This supports switching from a 4MB page to a
1657          * normal 4K page.
1658          */
1659         if (ptema & PG_PS) {
1660                 /*
1661                  * XXX 
1662                  */
1663                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1664                 ptema = 0;
1665                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1666                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1667         }
1668
1669         /*
1670          * If the page table page is mapped, we just increment the
1671          * hold count, and activate it.
1672          */
1673         if (ptema & PG_V) {
1674                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
1675                 m->wire_count++;
1676         } else {
1677                 /*
1678                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1679                  * been deallocated. 
1680                  */
1681                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_allocpte: pmap=%p va=0x%08x flags=0x%x",
1682                     pmap, va, flags);
1683                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1684                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1685                         goto retry;
1686
1687                 KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex], ("ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1688         }
1689         return (m);
1690 }
1691
1692
1693 /***************************************************
1694 * Pmap allocation/deallocation routines.
1695  ***************************************************/
1696
1697 #ifdef SMP
1698 /*
1699  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1700  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1701  */
1702 static u_int *lazymask;
1703 static u_int lazyptd;
1704 static volatile u_int lazywait;
1705
1706 void pmap_lazyfix_action(void);
1707
1708 void
1709 pmap_lazyfix_action(void)
1710 {
1711         u_int mymask = PCPU_GET(cpumask);
1712
1713 #ifdef COUNT_IPIS
1714         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1715 #endif
1716         if (rcr3() == lazyptd)
1717                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1718         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1719         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1720 }
1721
1722 static void
1723 pmap_lazyfix_self(u_int mymask)
1724 {
1725
1726         if (rcr3() == lazyptd)
1727                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1728         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1729 }
1730
1731
1732 static void
1733 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1734 {
1735         u_int mymask;
1736         u_int mask;
1737         u_int spins;
1738
1739         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1740                 spins = 50000000;
1741                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1742                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1743 #ifdef PAE
1744                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1745 #else
1746                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1747 #endif
1748                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1749                 if (mask == mymask) {
1750                         lazymask = &pmap->pm_active;
1751                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1752                 } else {
1753                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1754                             (u_int)&pmap->pm_active);
1755                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1756                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1757                         while (lazywait == 0) {
1758                                 ia32_pause();
1759                                 if (--spins == 0)
1760                                         break;
1761                         }
1762                 }
1763                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1764                 if (spins == 0)
1765                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1766         }
1767 }
1768
1769 #else   /* SMP */
1770
1771 /*
1772  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1773  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1774  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1775  * means that another userland process has run.
1776  */
1777 static void
1778 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1779 {
1780         u_int cr3;
1781
1782         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1783         if (cr3 == rcr3()) {
1784                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1785                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1786         }
1787 }
1788 #endif  /* SMP */
1789
1790 /*
1791  * Release any resources held by the given physical map.
1792  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1793  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1794  */
1795 void
1796 pmap_release(pmap_t pmap)
1797 {
1798         vm_page_t m, ptdpg[2*NPGPTD+1];
1799         vm_paddr_t ma;
1800         int i;
1801 #ifdef XEN
1802 #ifdef PAE      
1803         int npgptd = NPGPTD + 1;
1804 #else
1805         int npgptd = NPGPTD;
1806 #endif
1807 #else 
1808         int npgptd = NPGPTD;
1809 #endif  
1810         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1811             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1812             pmap->pm_stats.resident_count));
1813         PT_UPDATES_FLUSH();
1814
1815         pmap_lazyfix(pmap);
1816         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1817         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1818         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1819
1820         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1821                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdir + (i*NPDEPG)) & PG_FRAME);
1822         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1823 #if defined(PAE) && defined(XEN)
1824         ptdpg[NPGPTD] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdpt));
1825 #endif  
1826
1827         for (i = 0; i < npgptd; i++) {
1828                 m = ptdpg[i];
1829                 ma = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1830                 /* unpinning L1 and L2 treated the same */
1831                 xen_pgd_unpin(ma);
1832 #ifdef PAE
1833                 KASSERT(xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1834                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1835 #endif
1836                 m->wire_count--;
1837                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1838                 vm_page_free(m);
1839         }
1840         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1841 }
1842 \f
1843 static int
1844 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1845 {
1846         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1847
1848         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1849 }
1850 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1851     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1852
1853 static int
1854 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1855 {
1856         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1857
1858         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1859 }
1860 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1861     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1862
1863 /*
1864  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1865  */
1866 void
1867 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1868 {
1869         struct pmap *pmap;
1870         vm_paddr_t ptppaddr;
1871         vm_page_t nkpg;
1872         pd_entry_t newpdir;
1873
1874         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1875         if (kernel_vm_end == 0) {
1876                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1877                 nkpt = 0;
1878                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1879                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1880                         nkpt++;
1881                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1882                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1883                                 break;
1884                         }
1885                 }
1886         }
1887         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1888         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1889                 addr = kernel_map->max_offset;
1890         while (kernel_vm_end < addr) {
1891                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1892                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1893                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1894                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1895                                 break;
1896                         }
1897                         continue;
1898                 }
1899
1900                 /*
1901                  * This index is bogus, but out of the way
1902                  */
1903                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
1904                     VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_WIRED);
1905                 if (!nkpg)
1906                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1907
1908                 nkpt++;
1909
1910                 pmap_zero_page(nkpg);
1911                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1912                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1913                 vm_page_lock_queues();
1914                 PD_SET_VA(kernel_pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1915                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1916                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list)
1917                         PD_SET_VA(pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1918
1919                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1920                 vm_page_unlock_queues();
1921
1922                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1923                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1924                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1925                         break;
1926                 }
1927         }
1928 }
1929
1930
1931 /***************************************************
1932  * page management routines.
1933  ***************************************************/
1934
1935 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1936 CTASSERT(_NPCM == 11);
1937
1938 static __inline struct pv_chunk *
1939 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1940 {
1941
1942         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1943 }
1944
1945 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1946
1947 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1948 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1949
1950 static uint32_t pc_freemask[11] = {
1951         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1952         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1953         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1954         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1955 };
1956
1957 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1958         "Current number of pv entries");
1959
1960 #ifdef PV_STATS
1961 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1962
1963 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1964         "Current number of pv entry chunks");
1965 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1966         "Current number of pv entry chunks allocated");
1967 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1968         "Current number of pv entry chunks frees");
1969 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1970         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1971
1972 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1973 static int pv_entry_spare;
1974
1975 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1976         "Current number of pv entry frees");
1977 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1978         "Current number of pv entry allocs");
1979 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1980         "Current number of spare pv entries");
1981
1982 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1983
1984 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1985         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1986 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1987         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1988 #endif
1989
1990 /*
1991  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1992  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1993  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1994  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1995  */
1996 static void
1997 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1998 {
1999         pmap_t pmap;
2000         pt_entry_t *pte, tpte;
2001         pv_entry_t next_pv, pv;
2002         vm_offset_t va;
2003         vm_page_t m, free;
2004
2005         sched_pin();
2006         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
2007                 if (m->hold_count || m->busy)
2008                         continue;
2009                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
2010                         va = pv->pv_va;
2011                         pmap = PV_PMAP(pv);
2012                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2013                         if (pmap > locked_pmap)
2014                                 PMAP_LOCK(pmap);
2015                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2016                                 continue;
2017                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2018                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2019                         tpte = pte_load_clear(pte);
2020                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2021                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2022                         if (tpte & PG_A)
2023                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2024                         if (tpte & PG_M) {
2025                                 KASSERT((tpte & PG_RW),
2026         ("pmap_collect: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2027                                     va, (uintmax_t)tpte));
2028                                 vm_page_dirty(m);
2029                         }
2030                         free = NULL;
2031                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2032                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2033                         pmap_free_zero_pages(free);
2034                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2035                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2036                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2037                         free_pv_entry(pmap, pv);
2038                         if (pmap != locked_pmap)
2039                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2040                 }
2041         }
2042         sched_unpin();
2043 }
2044
2045
2046 /*
2047  * free the pv_entry back to the free list
2048  */
2049 static void
2050 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2051 {
2052         vm_page_t m;
2053         struct pv_chunk *pc;
2054         int idx, field, bit;
2055
2056         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2057         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2058         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2059         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2060         pv_entry_count--;
2061         pc = pv_to_chunk(pv);
2062         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2063         field = idx / 32;
2064         bit = idx % 32;
2065         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2066         /* move to head of list */
2067         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2068         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2069         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2070                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx])
2071                         return;
2072         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2073         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2074         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2075         /* entire chunk is free, return it */
2076         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2077         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2078         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2079         vm_page_unwire(m, 0);
2080         vm_page_free(m);
2081         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2082 }
2083
2084 /*
2085  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2086  * when needed.
2087  */
2088 static pv_entry_t
2089 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2090 {
2091         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2092         static struct timeval lastprint;
2093         static vm_pindex_t colour;
2094         struct vpgqueues *pq;
2095         int bit, field;
2096         pv_entry_t pv;
2097         struct pv_chunk *pc;
2098         vm_page_t m;
2099
2100         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2101         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2102         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2103         pv_entry_count++;
2104         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2105                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2106                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2107                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2108                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2109         pq = NULL;
2110 retry:
2111         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2112         if (pc != NULL) {
2113                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2114                         if (pc->pc_map[field]) {
2115                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2116                                 break;
2117                         }
2118                 }
2119                 if (field < _NPCM) {
2120                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2121                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2122                         /* If this was the last item, move it to tail */
2123                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2124                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2125                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2126                                         return (pv);    /* not full, return */
2127                                 }
2128                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2129                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2130                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2131                         return (pv);
2132                 }
2133         }
2134         /*
2135          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2136          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2137          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2138          */
2139         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2140             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2141             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2142                 if (try) {
2143                         pv_entry_count--;
2144                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2145                         return (NULL);
2146                 }
2147                 /*
2148                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2149                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2150                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2151                  */
2152                 if (pq == NULL) {
2153                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2154                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2155                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2156                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2157                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2158                 } else
2159                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2160                 pmap_collect(pmap, pq);
2161                 goto retry;
2162         }
2163         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2164         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2165         colour++;
2166         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2167         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2168         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2169                 pagezero(pc);
2170         pc->pc_pmap = pmap;
2171         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2172         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2173                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2174         pv = &pc->pc_pventry[0];
2175         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2176         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2177         return (pv);
2178 }
2179
2180 static void
2181 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2182 {
2183         pv_entry_t pv;
2184
2185         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2186         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2187         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2188                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va)
2189                         break;
2190         }
2191         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_remove_entry: pv not found"));
2192         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2193         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2194                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2195         free_pv_entry(pmap, pv);
2196 }
2197
2198 /*
2199  * Create a pv entry for page at pa for
2200  * (pmap, va).
2201  */
2202 static void
2203 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2204 {
2205         pv_entry_t pv;
2206
2207         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2208         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2209         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2210         pv->pv_va = va;
2211         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2212 }
2213
2214 /*
2215  * Conditionally create a pv entry.
2216  */
2217 static boolean_t
2218 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2219 {
2220         pv_entry_t pv;
2221
2222         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2223         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2224         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2225             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2226                 pv->pv_va = va;
2227                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2228                 return (TRUE);
2229         } else
2230                 return (FALSE);
2231 }
2232
2233 /*
2234  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2235  */
2236 static int
2237 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2238 {
2239         pt_entry_t oldpte;
2240         vm_page_t m;
2241
2242         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove_pte: pmap=%p *ptq=0x%x va=0x%x",
2243             pmap, (u_long)*ptq, va);
2244         
2245         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2246         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2247         oldpte = *ptq;
2248         PT_SET_VA_MA(ptq, 0, TRUE);
2249         if (oldpte & PG_W)
2250                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2251         /*
2252          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2253          * PG_G.
2254          */
2255         if (oldpte & PG_G)
2256                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2257         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2258         /*
2259          * XXX This is not strictly correctly, but somewhere along the line
2260          * we are losing the managed bit on some pages. It is unclear to me
2261          * why, but I think the most likely explanation is that xen's writable
2262          * page table implementation doesn't respect the unused bits.
2263          */
2264         if ((oldpte & PG_MANAGED) || ((oldpte & PG_V) && (va < VM_MAXUSER_ADDRESS))
2265                 ) {
2266                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(oldpte) & PG_FRAME);
2267
2268                 if (!(oldpte & PG_MANAGED))
2269                         printf("va=0x%x is unmanaged :-( pte=0x%llx\n", va, oldpte);
2270
2271                 if (oldpte & PG_M) {
2272                         KASSERT((oldpte & PG_RW),
2273         ("pmap_remove_pte: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2274                             va, (uintmax_t)oldpte));
2275                         vm_page_dirty(m);
2276                 }
2277                 if (oldpte & PG_A)
2278                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2279                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2280         } else if ((va < VM_MAXUSER_ADDRESS) && (oldpte & PG_V))
2281                 printf("va=0x%x is unmanaged :-( pte=0x%llx\n", va, oldpte);
2282
2283         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2284 }
2285
2286 /*
2287  * Remove a single page from a process address space
2288  */
2289 static void
2290 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2291 {
2292         pt_entry_t *pte;
2293
2294         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_remove_page: pmap=%p va=0x%x",
2295             pmap, va);
2296         
2297         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2298         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2299         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2300         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || (*pte & PG_V) == 0)
2301                 return;
2302         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2303         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2304         if (*PMAP1)
2305                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2306
2307 }
2308
2309 /*
2310  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2311  *
2312  *      It is assumed that the start and end are properly
2313  *      rounded to the page size.
2314  */
2315 void
2316 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2317 {
2318         vm_offset_t pdnxt;
2319         pd_entry_t ptpaddr;
2320         pt_entry_t *pte;
2321         vm_page_t free = NULL;
2322         int anyvalid;
2323         
2324         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
2325             pmap, sva, eva);
2326         
2327         /*
2328          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2329          */
2330         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2331                 return;
2332
2333         anyvalid = 0;
2334
2335         vm_page_lock_queues();
2336         sched_pin();
2337         PMAP_LOCK(pmap);
2338
2339         /*
2340          * special handling of removing one page.  a very
2341          * common operation and easy to short circuit some
2342          * code.
2343          */
2344         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2345             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2346                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2347                 goto out;
2348         }
2349
2350         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2351                 unsigned pdirindex;
2352
2353                 /*
2354                  * Calculate index for next page table.
2355                  */
2356                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2357                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2358                         break;
2359
2360                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2361                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2362
2363                 /*
2364                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2365                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2366                  */
2367                 if (ptpaddr == 0)
2368                         continue;
2369
2370                 /*
2371                  * Check for large page.
2372                  */
2373                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2374                         PD_CLEAR_VA(pmap, pdirindex, TRUE);
2375                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2376                         anyvalid = 1;
2377                         continue;
2378                 }
2379
2380                 /*
2381                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2382                  * by the current page table page, or to the end of the
2383                  * range being removed.
2384                  */
2385                 if (pdnxt > eva)
2386                         pdnxt = eva;
2387
2388                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2389                     sva += PAGE_SIZE) {
2390                         if ((*pte & PG_V) == 0)
2391                                 continue;
2392
2393                         /*
2394                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2395                          * by pmap_remove_pte().
2396                          */
2397                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2398                                 anyvalid = 1;
2399                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2400                                 break;
2401                 }
2402         }
2403         PT_UPDATES_FLUSH();
2404         if (*PMAP1)
2405                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2406 out:
2407         if (anyvalid)
2408                 pmap_invalidate_all(pmap);
2409         sched_unpin();
2410         vm_page_unlock_queues();
2411         PMAP_UNLOCK(pmap);
2412         pmap_free_zero_pages(free);
2413 }
2414
2415 /*
2416  *      Routine:        pmap_remove_all
2417  *      Function:
2418  *              Removes this physical page from
2419  *              all physical maps in which it resides.
2420  *              Reflects back modify bits to the pager.
2421  *
2422  *      Notes:
2423  *              Original versions of this routine were very
2424  *              inefficient because they iteratively called
2425  *              pmap_remove (slow...)
2426  */
2427
2428 void
2429 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2430 {
2431         pv_entry_t pv;
2432         pmap_t pmap;
2433         pt_entry_t *pte, tpte;
2434         vm_page_t free;
2435
2436 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2437         /*
2438          * XXX This makes pmap_remove_all() illegal for non-managed pages!
2439          */
2440         if (m->flags & PG_FICTITIOUS) {
2441                 panic("pmap_remove_all: illegal for unmanaged page, va: 0x%jx",
2442                     VM_PAGE_TO_PHYS(m) & 0xffffffff);
2443         }
2444 #endif
2445         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2446         sched_pin();
2447         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2448                 pmap = PV_PMAP(pv);
2449                 PMAP_LOCK(pmap);
2450                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2451                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2452
2453                 tpte = *pte;
2454                 PT_SET_VA_MA(pte, 0, TRUE);
2455                 if (tpte & PG_W)
2456                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2457                 if (tpte & PG_A)
2458                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2459
2460                 /*
2461                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2462                  */
2463                 if (tpte & PG_M) {
2464                         KASSERT((tpte & PG_RW),
2465         ("pmap_remove_all: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2466                             pv->pv_va, (uintmax_t)tpte));
2467                         vm_page_dirty(m);
2468                 }
2469                 free = NULL;
2470                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2471                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2472                 pmap_free_zero_pages(free);
2473                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2474                 free_pv_entry(pmap, pv);
2475                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2476         }
2477         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2478         PT_UPDATES_FLUSH();
2479         if (*PMAP1)
2480                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2481         sched_unpin();
2482 }
2483
2484 /*
2485  *      Set the physical protection on the
2486  *      specified range of this map as requested.
2487  */
2488 void
2489 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2490 {
2491         vm_offset_t pdnxt;
2492         pd_entry_t ptpaddr;
2493         pt_entry_t *pte;
2494         int anychanged;
2495
2496         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_protect: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x prot=0x%x",
2497             pmap, sva, eva, prot);
2498         
2499         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2500                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2501                 return;
2502         }
2503
2504 #ifdef PAE
2505         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2506             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2507                 return;
2508 #else
2509         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2510                 return;
2511 #endif
2512
2513         anychanged = 0;
2514
2515         vm_page_lock_queues();
2516         sched_pin();
2517         PMAP_LOCK(pmap);
2518         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2519                 pt_entry_t obits, pbits;
2520                 unsigned pdirindex;
2521
2522                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2523
2524                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2525                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2526
2527                 /*
2528                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2529                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2530                  */
2531                 if (ptpaddr == 0)
2532                         continue;
2533
2534                 /*
2535                  * Check for large page.
2536                  */
2537                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2538                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2539                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2540 #ifdef PAE
2541                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2542                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] |= pg_nx;
2543 #endif
2544                         anychanged = 1;
2545                         continue;
2546                 }
2547
2548                 if (pdnxt > eva)
2549                         pdnxt = eva;
2550
2551                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2552                     sva += PAGE_SIZE) {
2553                         vm_page_t m;
2554
2555 retry:
2556                         /*
2557                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2558                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2559                          * significant 32 bits.
2560                          */
2561                         obits = pbits = *pte;
2562                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2563                                 continue;
2564                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2565                                 m = NULL;
2566                                 if (pbits & PG_A) {
2567                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(pbits) & PG_FRAME);
2568                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2569                                         pbits &= ~PG_A;
2570                                 }
2571                                 if ((pbits & PG_M) != 0) {
2572                                         if (m == NULL)
2573                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(pbits) & PG_FRAME);
2574                                         vm_page_dirty(m);
2575                                 }
2576                         }
2577
2578                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2579                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2580 #ifdef PAE
2581                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2582                                 pbits |= pg_nx;
2583 #endif
2584
2585                         if (pbits != obits) {
2586 #ifdef XEN
2587                                 obits = *pte;
2588                                 PT_SET_VA_MA(pte, pbits, TRUE);
2589                                 if (*pte != pbits)
2590                                         goto retry;
2591 #else                           
2592 #ifdef PAE
2593                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
2594                                         goto retry;
2595 #else
2596                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2597                                     pbits))
2598                                         goto retry;
2599 #endif
2600 #endif
2601                                 if (obits & PG_G)
2602                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2603                                 else
2604                                         anychanged = 1;
2605                         }
2606                 }
2607         }
2608         PT_UPDATES_FLUSH();
2609         if (*PMAP1)
2610                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2611         if (anychanged)
2612                 pmap_invalidate_all(pmap);
2613         sched_unpin();
2614         vm_page_unlock_queues();
2615         PMAP_UNLOCK(pmap);
2616 }
2617
2618 /*
2619  *      Insert the given physical page (p) at
2620  *      the specified virtual address (v) in the
2621  *      target physical map with the protection requested.
2622  *
2623  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2624  *      that the related pte can not be reclaimed.
2625  *
2626  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2627  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2628  *      insert this page into the given map NOW.
2629  */
2630 void
2631 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
2632     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
2633 {
2634         vm_paddr_t pa;
2635         pd_entry_t *pde;
2636         pt_entry_t *pte;
2637         vm_paddr_t opa;
2638         pt_entry_t origpte, newpte;
2639         vm_page_t mpte, om;
2640         boolean_t invlva;
2641
2642         CTR6(KTR_PMAP, "pmap_enter: pmap=%08p va=0x%08x access=0x%x ma=0x%08x prot=0x%x wired=%d",
2643             pmap, va, access, xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), prot, wired);
2644         va = trunc_page(va);
2645 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2646         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
2647                 panic("pmap_enter: toobig");
2648         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2649                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
2650 #endif
2651
2652         mpte = NULL;
2653
2654         vm_page_lock_queues();
2655         PMAP_LOCK(pmap);
2656         sched_pin();
2657
2658         /*
2659          * In the case that a page table page is not
2660          * resident, we are creating it here.
2661          */
2662         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2663                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
2664         }
2665 #if 0 && defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2666         else {
2667                 pd_entry_t *pdeaddr = pmap_pde(pmap, va);
2668                 origpte = *pdeaddr;
2669                 if ((origpte & PG_V) == 0) { 
2670                         panic("pmap_enter: invalid kernel page table page, pdir=%p, pde=%p, va=%p\n",
2671                                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI], origpte, va);
2672                 }
2673         }
2674 #endif
2675
2676         pde = pmap_pde(pmap, va);
2677         if ((*pde & PG_PS) != 0)
2678                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2679         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2680
2681         /*
2682          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2683          */
2684         if (pte == NULL) {
2685                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x\n",
2686                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT], va);
2687         }
2688
2689         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2690         om = NULL;
2691         opa = origpte = 0;
2692
2693 #if 0
2694         KASSERT((*pte & PG_V) || (*pte == 0), ("address set but not valid pte=%p *pte=0x%016jx",
2695                 pte, *pte));
2696 #endif
2697         origpte = *pte;
2698         if (origpte)
2699                 origpte = xpmap_mtop(origpte);
2700         opa = origpte & PG_FRAME;
2701
2702         /*
2703          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2704          */
2705         if (origpte && (opa == pa)) {
2706                 /*
2707                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2708                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2709                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2710                  * the PT page will be also.
2711                  */
2712                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2713                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2714                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2715                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2716
2717                 /*
2718                  * Remove extra pte reference
2719                  */
2720                 if (mpte)
2721                         mpte->wire_count--;
2722
2723                 /*
2724                  * We might be turning off write access to the page,
2725                  * so we go ahead and sense modify status.
2726                  */
2727                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2728                         om = m;
2729                         pa |= PG_MANAGED;
2730                 }
2731                 goto validate;
2732         } 
2733         /*
2734          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2735          * handle validating new mapping.
2736          */
2737         if (opa) {
2738                 if (origpte & PG_W)
2739                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2740                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2741                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2742                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
2743                 } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) 
2744                         printf("va=0x%x is unmanaged :-( \n", va);
2745                         
2746                 if (mpte != NULL) {
2747                         mpte->wire_count--;
2748                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2749                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2750                              " va: 0x%x", va));
2751                 }
2752         } else
2753                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2754
2755         /*
2756          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2757          */
2758         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
2759                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2760                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2761                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2762                 pa |= PG_MANAGED;
2763         }
2764
2765         /*
2766          * Increment counters
2767          */
2768         if (wired)
2769                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2770
2771 validate:
2772         /*
2773          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2774          */
2775         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2776         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
2777                 newpte |= PG_RW;
2778                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2779         }
2780 #ifdef PAE
2781         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2782                 newpte |= pg_nx;
2783 #endif
2784         if (wired)
2785                 newpte |= PG_W;
2786         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2787                 newpte |= PG_U;
2788         if (pmap == kernel_pmap)
2789                 newpte |= pgeflag;
2790
2791         critical_enter();
2792         /*
2793          * if the mapping or permission bits are different, we need
2794          * to update the pte.
2795          */
2796         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2797                 if (origpte) {
2798                         invlva = FALSE;
2799                         origpte = *pte;
2800                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2801                         if (origpte & PG_A) {
2802                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2803                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
2804                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
2805                                         invlva = TRUE;
2806 #ifdef PAE
2807                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
2808                                     (newpte & PG_NX) != 0)
2809                                         invlva = TRUE;
2810 #endif
2811                         }
2812                         if (origpte & PG_M) {
2813                                 KASSERT((origpte & PG_RW),
2814         ("pmap_enter: modified page not writable: va: %#x, pte: %#jx",
2815                                     va, (uintmax_t)origpte));
2816                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2817                                         vm_page_dirty(om);
2818                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2819                                         invlva = TRUE;
2820                         }
2821                         if (invlva)
2822                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2823                 } else{
2824                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2825                 }
2826                 
2827         }
2828         PT_UPDATES_FLUSH();
2829         critical_exit();
2830         if (*PMAP1)
2831                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2832         sched_unpin();
2833         vm_page_unlock_queues();
2834         PMAP_UNLOCK(pmap);
2835 }
2836
2837 /*
2838  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2839  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2840  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2841  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2842  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2843  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2844  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2845  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2846  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2847  * corresponding offset from m_start are mapped.
2848  */
2849 void
2850 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2851     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2852 {
2853         vm_page_t m, mpte;
2854         vm_pindex_t diff, psize;
2855         multicall_entry_t mcl[16];
2856         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2857         int error, count = 0;
2858         
2859         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
2860         psize = atop(end - start);
2861             
2862         mpte = NULL;
2863         m = m_start;
2864         PMAP_LOCK(pmap);
2865         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2866                 mpte = pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, start + ptoa(diff), m,
2867                     prot, mpte);
2868                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2869                 if (count == 16) {
2870                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2871                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2872                         mclp = mcl;
2873                         count = 0;
2874                 }
2875         }
2876         if (count) {
2877                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2878                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2879         }
2880         
2881         PMAP_UNLOCK(pmap);
2882 }
2883
2884 /*
2885  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2886  * 1. Current pmap & pmap exists.
2887  * 2. Not wired.
2888  * 3. Read access.
2889  * 4. No page table pages.
2890  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2891  */
2892
2893 void
2894 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2895 {
2896         multicall_entry_t mcl, *mclp;
2897         int count = 0;
2898         mclp = &mcl;
2899         
2900         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick: pmap=%p va=0x%x m=%p prot=0x%x",
2901             pmap, va, m, prot);
2902         
2903         PMAP_LOCK(pmap);
2904         (void) pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, va, m, prot, NULL);
2905         if (count)
2906                 HYPERVISOR_multicall(&mcl, count);
2907         PMAP_UNLOCK(pmap);
2908 }
2909
2910 #ifdef notyet
2911 void
2912 pmap_enter_quick_range(pmap_t pmap, vm_offset_t *addrs, vm_page_t *pages, vm_prot_t *prots, int count)
2913 {
2914         int i, error, index = 0;
2915         multicall_entry_t mcl[16];
2916         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2917                 
2918         PMAP_LOCK(pmap);
2919         for (i = 0; i < count; i++, addrs++, pages++, prots++) {
2920                 if (!pmap_is_prefaultable_locked(pmap, *addrs))
2921                         continue;
2922
2923                 (void) pmap_enter_quick_locked(&mclp, &index, pmap, *addrs, *pages, *prots, NULL);
2924                 if (index == 16) {
2925                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2926                         mclp = mcl;
2927                         index = 0;
2928                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2929                 }
2930         }
2931         if (index) {
2932                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2933                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2934         }
2935         
2936         PMAP_UNLOCK(pmap);
2937 }
2938 #endif
2939
2940 static vm_page_t
2941 pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mclpp, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2942     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2943 {
2944         pt_entry_t *pte;
2945         vm_paddr_t pa;
2946         vm_page_t free;
2947         multicall_entry_t *mcl = *mclpp;
2948         
2949         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2950             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
2951             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2952         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2953         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2954
2955         /*
2956          * In the case that a page table page is not
2957          * resident, we are creating it here.
2958          */
2959         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2960                 unsigned ptepindex;
2961                 pd_entry_t ptema;
2962
2963                 /*
2964                  * Calculate pagetable page index
2965                  */
2966                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2967                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2968                         mpte->wire_count++;
2969                 } else {
2970                         /*
2971                          * Get the page directory entry
2972                          */
2973                         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2974
2975                         /*
2976                          * If the page table page is mapped, we just increment
2977                          * the hold count, and activate it.
2978                          */
2979                         if (ptema & PG_V) {
2980                                 if (ptema & PG_PS)
2981                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2982                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
2983                                 mpte->wire_count++;
2984                         } else {
2985                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
2986                                     M_NOWAIT);
2987                                 if (mpte == NULL)
2988                                         return (mpte);
2989                         }
2990                 }
2991         } else {
2992                 mpte = NULL;
2993         }
2994
2995         /*
2996          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2997          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2998          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2999          * But that isn't as quick as vtopte.
3000          */
3001         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("entering pages in non-current pmap"));
3002         pte = vtopte(va);
3003         if (*pte & PG_V) {
3004                 if (mpte != NULL) {
3005                         mpte->wire_count--;
3006                         mpte = NULL;
3007                 }
3008                 return (mpte);
3009         }
3010
3011         /*
3012          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3013          */
3014         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3015             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3016                 if (mpte != NULL) {
3017                         free = NULL;
3018                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3019                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3020                                 pmap_free_zero_pages(free);
3021                         }
3022                         
3023                         mpte = NULL;
3024                 }
3025                 return (mpte);
3026         }
3027
3028         /*
3029          * Increment counters
3030          */
3031         pmap->pm_stats.resident_count++;
3032
3033         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3034 #ifdef PAE
3035         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3036                 pa |= pg_nx;
3037 #endif
3038
3039 #if 0
3040         /*
3041          * Now validate mapping with RO protection
3042          */
3043         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3044                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3045         else
3046                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3047 #else
3048         /*
3049          * Now validate mapping with RO protection
3050          */
3051         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3052                 pa =    xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U);
3053         else
3054                 pa = xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3055
3056         mcl->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
3057         mcl->args[0] = va;
3058         mcl->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
3059         mcl->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
3060         mcl->args[3] = 0;
3061         *mclpp = mcl + 1;
3062         *count = *count + 1;
3063 #endif  
3064         return mpte;
3065 }
3066
3067 /*
3068  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3069  * to be used for panic dumps.
3070  */
3071 void *
3072 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3073 {
3074         vm_offset_t va;
3075
3076         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3077         pmap_kenter(va, pa);
3078         invlpg(va);
3079         return ((void *)crashdumpmap);
3080 }
3081
3082 /*
3083  * This code maps large physical mmap regions into the
3084  * processor address space.  Note that some shortcuts
3085  * are taken, but the code works.
3086  */
3087 void
3088 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr,
3089                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
3090                     vm_size_t size)
3091 {
3092         vm_page_t p;
3093
3094         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3095         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE,
3096             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3097         if (pseflag && 
3098             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) && ((size & (NBPDR - 1)) == 0)) {
3099                 int i;
3100                 vm_page_t m[1];
3101                 unsigned int ptepindex;
3102                 int npdes;
3103                 pd_entry_t ptepa;
3104
3105                 PMAP_LOCK(pmap);
3106                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
3107                         goto out;
3108                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3109 retry:
3110                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3111                 if (p != NULL) {
3112                         if (vm_page_sleep_if_busy(p, FALSE, "init4p"))
3113                                 goto retry;
3114                 } else {
3115                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
3116                         if (p == NULL)
3117                                 return;
3118                         m[0] = p;
3119
3120                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
3121                                 vm_page_lock_queues();
3122                                 vm_page_free(p);
3123                                 vm_page_unlock_queues();
3124                                 return;
3125                         }
3126
3127                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
3128                         vm_page_lock_queues();
3129                         vm_page_wakeup(p);
3130                         vm_page_unlock_queues();
3131                 }
3132
3133                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3134                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3135                         return;
3136
3137                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
3138
3139                 PMAP_LOCK(pmap);
3140                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
3141                 npdes = size >> PDRSHIFT;
3142                 critical_enter();
3143                 for(i = 0; i < npdes; i++) {
3144                         PD_SET_VA(pmap, ptepindex,
3145                             ptepa | PG_U | PG_M | PG_RW | PG_V | PG_PS, FALSE);
3146                         ptepa += NBPDR;
3147                         ptepindex += 1;
3148                 }
3149                 pmap_invalidate_all(pmap);
3150                 critical_exit();
3151 out:
3152                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3153         }
3154 }
3155
3156 /*
3157  *      Routine:        pmap_change_wiring
3158  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3159  *                      pair.
3160  *      In/out conditions:
3161  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3162  */
3163 void
3164 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3165 {
3166         pt_entry_t *pte;
3167
3168         vm_page_lock_queues();
3169         PMAP_LOCK(pmap);
3170         pte = pmap_pte(pmap, va);
3171
3172         if (wired && !pmap_pte_w(pte)) {
3173                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) | PG_W, TRUE);
3174                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3175         } else if (!wired && pmap_pte_w(pte)) {
3176                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) & ~PG_W, TRUE);
3177                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3178         }
3179         
3180         /*
3181          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3182          * invalidate TLB.
3183          */
3184         pmap_pte_release(pte);
3185         PMAP_UNLOCK(pmap);
3186         vm_page_unlock_queues();
3187 }
3188
3189
3190
3191 /*
3192  *      Copy the range specified by src_addr/len
3193  *      from the source map to the range dst_addr/len
3194  *      in the destination map.
3195  *
3196  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3197  */
3198
3199 void
3200 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3201           vm_offset_t src_addr)
3202 {
3203         vm_page_t   free;
3204         vm_offset_t addr;
3205         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3206         vm_offset_t pdnxt;
3207
3208         if (dst_addr != src_addr)
3209                 return;
3210
3211         if (!pmap_is_current(src_pmap)) {
3212                 CTR2(KTR_PMAP,
3213                     "pmap_copy, skipping: pdir[PTDPTDI]=0x%jx PTDpde[0]=0x%jx",
3214                     (src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME), (PTDpde[0] & PG_FRAME));
3215                 
3216                 return;
3217         }
3218         CTR5(KTR_PMAP, "pmap_copy:  dst_pmap=%p src_pmap=%p dst_addr=0x%x len=%d src_addr=0x%x",
3219             dst_pmap, src_pmap, dst_addr, len, src_addr);
3220         
3221         vm_page_lock_queues();
3222         if (dst_pmap < src_pmap) {
3223                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3224                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3225         } else {
3226                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3227                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3228         }
3229         sched_pin();
3230         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3231                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3232                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3233                 pd_entry_t srcptepaddr;
3234                 unsigned ptepindex;
3235
3236                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
3237                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables");
3238
3239                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3240                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3241
3242                 srcptepaddr = PT_GET(&src_pmap->pm_pdir[ptepindex]);
3243                 if (srcptepaddr == 0)
3244                         continue;
3245                         
3246                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3247                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3248                                 PD_SET_VA(dst_pmap, ptepindex, srcptepaddr & ~PG_W, TRUE);
3249                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3250                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3251                         }
3252                         continue;
3253                 }
3254
3255                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3256                 if (srcmpte->wire_count == 0)
3257                         panic("pmap_copy: source page table page is unused");
3258
3259                 if (pdnxt > end_addr)
3260                         pdnxt = end_addr;
3261
3262                 src_pte = vtopte(addr);
3263                 while (addr < pdnxt) {
3264                         pt_entry_t ptetemp;
3265                         ptetemp = *src_pte;
3266                         /*
3267                          * we only virtual copy managed pages
3268                          */
3269                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3270                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3271                                     M_NOWAIT);
3272                                 if (dstmpte == NULL)
3273                                         break;
3274                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3275                                 if (*dst_pte == 0 &&
3276                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3277                                     PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptetemp) & PG_FRAME))) {
3278                                         /*
3279                                          * Clear the wired, modified, and
3280                                          * accessed (referenced) bits
3281                                          * during the copy.
3282                                          */
3283                                         KASSERT(ptetemp != 0, ("src_pte not set"));
3284                                         PT_SET_VA_MA(dst_pte, ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A), TRUE /* XXX debug */);
3285                                         KASSERT(*dst_pte == (ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A)),
3286                                             ("no pmap copy expected: 0x%jx saw: 0x%jx",
3287                                                 ptetemp &  ~(PG_W | PG_M | PG_A), *dst_pte));
3288                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3289                                 } else {
3290                                         free = NULL;
3291                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3292                                             dstmpte, &free)) {
3293                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3294                                                     addr);
3295                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3296                                         }
3297                                 }
3298                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3299                                         break;
3300                         }
3301                         addr += PAGE_SIZE;
3302                         src_pte++;
3303                 }
3304         }
3305         PT_UPDATES_FLUSH();
3306         sched_unpin();
3307         vm_page_unlock_queues();
3308         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3309         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3310 }       
3311
3312 /*
3313  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3314  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3315  */
3316 void
3317 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3318 {
3319         struct sysmaps *sysmaps;
3320
3321         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3322         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3323         if (*sysmaps->CMAP2)
3324                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3325         sched_pin();
3326         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
3327         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3328         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3329         sched_unpin();
3330         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3331 }
3332
3333 /*
3334  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3335  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3336  *
3337  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3338  */
3339 void
3340 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3341 {
3342         struct sysmaps *sysmaps;
3343
3344         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3345         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3346         if (*sysmaps->CMAP2)
3347                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3348         sched_pin();
3349         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
3350
3351         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3352                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3353         else
3354                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3355         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3356         sched_unpin();
3357         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3358 }
3359
3360 /*
3361  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3362  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3363  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3364  *      outside of Giant.
3365  */
3366 void
3367 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3368 {
3369
3370         if (*CMAP3)
3371                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
3372         sched_pin();
3373         PT_SET_MA(CADDR3, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) | PG_A | PG_M);
3374         pagezero(CADDR3);
3375         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
3376         sched_unpin();
3377 }
3378
3379 /*
3380  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3381  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3382  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3383  *      time.
3384  */
3385 void
3386 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3387 {
3388         struct sysmaps *sysmaps;
3389
3390         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3391         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3392         if (*sysmaps->CMAP1)
3393                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3394         if (*sysmaps->CMAP2)
3395                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3396         sched_pin();
3397         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(src)) | PG_A);
3398         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(dst)) | PG_A | PG_M);
3399         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3400         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3401         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3402         sched_unpin();
3403         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3408  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3409  * be changed upwards or downwards in the future; it
3410  * is only necessary that true be returned for a small
3411  * subset of pmaps for proper page aging.
3412  */
3413 boolean_t
3414 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3415 {
3416         pv_entry_t pv;
3417         int loops = 0;
3418
3419         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3420                 return (FALSE);
3421
3422         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3423         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3424                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3425                         return TRUE;
3426                 }
3427                 loops++;
3428                 if (loops >= 16)
3429                         break;
3430         }
3431         return (FALSE);
3432 }
3433
3434 /*
3435  *      pmap_page_wired_mappings:
3436  *
3437  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3438  *      that are wired.
3439  */
3440 int
3441 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3442 {
3443         pv_entry_t pv;
3444         pt_entry_t *pte;
3445         pmap_t pmap;
3446         int count;
3447
3448         count = 0;
3449         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3450                 return (count);
3451         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3452         sched_pin();
3453         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3454                 pmap = PV_PMAP(pv);
3455                 PMAP_LOCK(pmap);
3456                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3457                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3458                         count++;
3459                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3460         }
3461         sched_unpin();
3462         return (count);
3463 }
3464
3465 /*
3466  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
3467  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
3468  */
3469 boolean_t
3470 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3471 {
3472         struct md_page *pvh;
3473
3474         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
3475                 return (FALSE);
3476         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3477         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
3478                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3479                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
3480         } else
3481                 return (TRUE);
3482 }
3483
3484 /*
3485  * Remove all pages from specified address space
3486  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3487  * is special cased for current process only, but
3488  * can have the more generic (and slightly slower)
3489  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3490  * in the case of running down an entire address space.
3491  */
3492 void
3493 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3494 {
3495         pt_entry_t *pte, tpte;
3496         vm_page_t m, free = NULL;
3497         pv_entry_t pv;
3498         struct pv_chunk *pc, *npc;
3499         int field, idx;
3500         int32_t bit;
3501         uint32_t inuse, bitmask;
3502         int allfree;
3503
3504         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_remove_pages: pmap=%p", pmap);
3505         
3506         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
3507                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3508                 return;
3509         }
3510         vm_page_lock_queues();
3511         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("removing pages from non-current pmap"));
3512         PMAP_LOCK(pmap);
3513         sched_pin();
3514         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3515                 allfree = 1;
3516                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3517                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
3518                         while (inuse != 0) {
3519                                 bit = bsfl(inuse);
3520                                 bitmask = 1UL << bit;
3521                                 idx = field * 32 + bit;
3522                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3523                                 inuse &= ~bitmask;
3524
3525                                 pte = vtopte(pv->pv_va);
3526                                 tpte = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
3527
3528                                 if (tpte == 0) {
3529                                         printf(
3530                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
3531                                             pte, pv->pv_va);
3532                                         panic("bad pte");
3533                                 }
3534
3535 /*
3536  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3537  */
3538                                 if (tpte & PG_W) {
3539                                         allfree = 0;
3540                                         continue;
3541                                 }
3542
3543                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3544                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
3545                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3546                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3547                                     (uintmax_t)tpte));
3548
3549                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3550                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
3551                                         (uintmax_t)tpte));
3552
3553
3554                                 PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
3555                                 
3556                                 /*
3557                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3558                                  */
3559                                 if (tpte & PG_M)
3560                                         vm_page_dirty(m);
3561
3562                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3563                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3564                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3565
3566                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3567
3568                                 /* Mark free */
3569                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
3570                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
3571                                 pv_entry_count--;
3572                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3573                                 pmap->pm_stats.resident_count--;                        
3574                         }
3575                 }
3576                 PT_UPDATES_FLUSH();
3577                 if (allfree) {
3578                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
3579                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
3580                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
3581                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3582                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
3583                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
3584                         vm_page_unwire(m, 0);
3585                         vm_page_free(m);
3586                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
3587                 }
3588         }
3589         PT_UPDATES_FLUSH();
3590         if (*PMAP1)
3591                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3592
3593         sched_unpin();
3594         pmap_invalidate_all(pmap);
3595         vm_page_unlock_queues();
3596         PMAP_UNLOCK(pmap);
3597         pmap_free_zero_pages(free);
3598 }
3599
3600 /*
3601  *      pmap_is_modified:
3602  *
3603  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3604  *      in any physical maps.
3605  */
3606 boolean_t
3607 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3608 {
3609         pv_entry_t pv;
3610         pt_entry_t *pte;
3611         pmap_t pmap;
3612         boolean_t rv;
3613
3614         rv = FALSE;
3615         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3616                 return (rv);
3617
3618         sched_pin();
3619         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3620         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3621                 pmap = PV_PMAP(pv);
3622                 PMAP_LOCK(pmap);
3623                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3624                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
3625                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3626                 if (rv)
3627                         break;
3628         }
3629         if (*PMAP1)
3630                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3631         sched_unpin();
3632         return (rv);
3633 }
3634
3635 /*
3636  *      pmap_is_prefaultable:
3637  *
3638  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3639  *      for prefault.
3640  */
3641 static boolean_t
3642 pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3643 {
3644         pt_entry_t *pte;
3645         boolean_t rv = FALSE;
3646
3647         return (rv);
3648         
3649         if (pmap_is_current(pmap) && *pmap_pde(pmap, addr)) {
3650                 pte = vtopte(addr);
3651                 rv = (*pte == 0);
3652         }
3653         return (rv);
3654 }
3655
3656 boolean_t
3657 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3658 {
3659         boolean_t rv;
3660         
3661         PMAP_LOCK(pmap);
3662         rv = pmap_is_prefaultable_locked(pmap, addr);
3663         PMAP_UNLOCK(pmap);
3664         return (rv);
3665 }
3666
3667 void
3668 pmap_map_readonly(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3669 {
3670         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3671         for (i = 0; i < npages; i++) {
3672                 pt_entry_t *pte;
3673                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3674                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte & ~(PG_RW|PG_M)));
3675                 PMAP_MARK_PRIV(xpmap_mtop(*pte));
3676                 pmap_pte_release(pte);
3677         }
3678 }
3679
3680 void
3681 pmap_map_readwrite(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3682 {
3683         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3684         for (i = 0; i < npages; i++) {
3685                 pt_entry_t *pte;
3686                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3687                 PMAP_MARK_UNPRIV(xpmap_mtop(*pte));
3688                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte) | (PG_RW|PG_M));
3689                 pmap_pte_release(pte);
3690         }
3691 }
3692
3693 /*
3694  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3695  */
3696 void
3697 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3698 {
3699         pv_entry_t pv;
3700         pmap_t pmap;
3701         pt_entry_t oldpte, *pte;
3702
3703         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3704         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3705             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
3706                 return;
3707         sched_pin();
3708         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3709                 pmap = PV_PMAP(pv);
3710                 PMAP_LOCK(pmap);
3711                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3712 retry:
3713                 oldpte = *pte;
3714                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
3715                         /*
3716                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3717                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
3718                          * significant 32 bits.
3719                          */
3720                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3721                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
3722                                 goto retry;
3723                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
3724                                 vm_page_dirty(m);
3725                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3726                 }
3727                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3728         }
3729         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3730         PT_UPDATES_FLUSH();
3731         if (*PMAP1)
3732                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3733         sched_unpin();
3734 }
3735
3736 /*
3737  *      pmap_ts_referenced:
3738  *
3739  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3740  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3741  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3742  *      reference bits set.
3743  *
3744  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3745  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3746  *      optimal aging of shared pages.
3747  */
3748 int
3749 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3750 {
3751         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3752         pmap_t pmap;
3753         pt_entry_t *pte;
3754         int rtval = 0;
3755
3756         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3757                 return (rtval);
3758         sched_pin();
3759         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3760         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3761                 pvf = pv;
3762                 do {
3763                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3764                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3765                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3766                         pmap = PV_PMAP(pv);
3767                         PMAP_LOCK(pmap);
3768                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3769                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
3770                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, FALSE);
3771                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3772                                 rtval++;
3773                                 if (rtval > 4)
3774                                         pvn = NULL;
3775                         }
3776                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3777                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3778         }
3779         PT_UPDATES_FLUSH();
3780         if (*PMAP1)
3781                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3782
3783         sched_unpin();
3784         return (rtval);
3785 }
3786
3787 /*
3788  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3789  */
3790 void
3791 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3792 {
3793         pv_entry_t pv;
3794         pmap_t pmap;
3795         pt_entry_t *pte;
3796
3797         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3798         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3799                 return;
3800         sched_pin();
3801         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3802                 pmap = PV_PMAP(pv);
3803                 PMAP_LOCK(pmap);
3804                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3805                 if ((*pte & PG_M) != 0) {
3806                         /*
3807                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3808                          * in size, PG_M is among the least significant
3809                          * 32 bits. 
3810                          */
3811                         PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_M, FALSE);
3812                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3813                 }
3814                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3815         }
3816         sched_unpin();
3817 }
3818
3819 /*
3820  *      pmap_clear_reference:
3821  *
3822  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3823  */
3824 void
3825 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3826 {
3827         pv_entry_t pv;
3828         pmap_t pmap;
3829         pt_entry_t *pte;
3830
3831         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3832         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3833                 return;
3834         sched_pin();
3835         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3836                 pmap = PV_PMAP(pv);
3837                 PMAP_LOCK(pmap);
3838                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3839                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
3840                         /*
3841                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3842                          * in size, PG_A is among the least significant
3843                          * 32 bits. 
3844                          */
3845                         PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, FALSE);
3846                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3847                 }
3848                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3849         }
3850         sched_unpin();
3851 }
3852
3853 /*
3854  * Miscellaneous support routines follow
3855  */
3856
3857 /*
3858  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3859  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3860  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3861  * NOT real memory.
3862  */
3863 void *
3864 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
3865 {
3866         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3867
3868         offset = pa & PAGE_MASK;
3869         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3870         pa = pa & PG_FRAME;
3871
3872         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
3873                 va = KERNBASE + pa;
3874         else
3875                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3876         if (!va)
3877                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3878
3879         for (tmpva = va; size > 0; ) {
3880                 pmap_kenter_attr(tmpva, pa, mode);
3881                 size -= PAGE_SIZE;
3882                 tmpva += PAGE_SIZE;
3883                 pa += PAGE_SIZE;
3884         }
3885         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3886         pmap_invalidate_cache();
3887         return ((void *)(va + offset));
3888 }
3889
3890 void *
3891 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3892 {
3893
3894         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
3895 }
3896
3897 void *
3898 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3899 {
3900
3901         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
3902 }
3903
3904 void
3905 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3906 {
3907         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3908
3909         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
3910                 return;
3911         base = trunc_page(va);
3912         offset = va & PAGE_MASK;
3913         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3914         critical_enter();
3915         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
3916                 pmap_kremove(tmpva);
3917         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
3918         critical_exit();
3919         kmem_free(kernel_map, base, size);
3920 }
3921
3922 int
3923 pmap_change_attr(va, size, mode)
3924         vm_offset_t va;
3925         vm_size_t size;
3926         int mode;
3927 {
3928         vm_offset_t base, offset, tmpva;
3929         pt_entry_t *pte;
3930         u_int opte, npte;
3931         pd_entry_t *pde;
3932
3933         base = trunc_page(va);
3934         offset = va & PAGE_MASK;
3935         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3936
3937         /* Only supported on kernel virtual addresses. */
3938         if (base <= VM_MAXUSER_ADDRESS)
3939                 return (EINVAL);
3940
3941         /* 4MB pages and pages that aren't mapped aren't supported. */
3942         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE) {
3943                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
3944                 if (*pde & PG_PS)
3945                         return (EINVAL);
3946                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3947                         return (EINVAL);
3948                 pte = vtopte(va);
3949                 if ((*pte & PG_V) == 0)
3950                         return (EINVAL);
3951         }
3952
3953         /*
3954          * Ok, all the pages exist and are 4k, so run through them updating
3955          * their cache mode.
3956          */
3957         for (tmpva = base; size > 0; ) {
3958                 pte = vtopte(tmpva);
3959
3960                 /*
3961                  * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
3962                  * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
3963                  */
3964                 do {
3965                         opte = *(u_int *)pte;
3966                         npte = opte & ~(PG_PTE_PAT | PG_NC_PCD | PG_NC_PWT);
3967                         npte |= pmap_cache_bits(mode, 0);
3968                         PT_SET_VA_MA(pte, npte, TRUE);
3969                 } while (npte != opte && (*pte != npte));
3970                 tmpva += PAGE_SIZE;
3971                 size -= PAGE_SIZE;
3972         }
3973
3974         /*
3975          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that shouldn't
3976          * be, etc.
3977          */
3978         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
3979         pmap_invalidate_cache();
3980         return (0);
3981 }
3982
3983 /*
3984  * perform the pmap work for mincore
3985  */
3986 int
3987 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3988 {
3989         pt_entry_t *ptep, pte;
3990         vm_page_t m;
3991         int val = 0;
3992         
3993         PMAP_LOCK(pmap);
3994         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3995         pte = (ptep != NULL) ? PT_GET(ptep) : 0;
3996         pmap_pte_release(ptep);
3997         PMAP_UNLOCK(pmap);
3998
3999         if (pte != 0) {
4000                 vm_paddr_t pa;
4001
4002                 val = MINCORE_INCORE;
4003                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4004                         return val;
4005
4006                 pa = pte & PG_FRAME;
4007
4008                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4009
4010                 /*
4011                  * Modified by us
4012                  */
4013                 if (pte & PG_M)
4014                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4015                 else {
4016                         /*
4017                          * Modified by someone else
4018                          */
4019                         vm_page_lock_queues();
4020                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4021                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4022                         vm_page_unlock_queues();
4023                 }
4024                 /*
4025                  * Referenced by us
4026                  */
4027                 if (pte & PG_A)
4028                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4029                 else {
4030                         /*
4031                          * Referenced by someone else
4032                          */
4033                         vm_page_lock_queues();
4034                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4035                             pmap_ts_referenced(m)) {
4036                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4037                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4038                         }
4039                         vm_page_unlock_queues();
4040                 }
4041         } 
4042         return val;
4043 }
4044
4045 void
4046 pmap_activate(struct thread *td)
4047 {
4048         pmap_t  pmap, oldpmap;
4049         u_int32_t  cr3;
4050
4051         critical_enter();
4052         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4053         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4054 #if defined(SMP)
4055         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4056         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4057 #else
4058         oldpmap->pm_active &= ~1;
4059         pmap->pm_active |= 1;
4060 #endif
4061 #ifdef PAE
4062         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4063 #else
4064         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4065 #endif
4066         /*
4067          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4068          */
4069         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4070         PT_UPDATES_FLUSH();
4071         load_cr3(cr3);
4072                 
4073         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4074         critical_exit();
4075 }
4076
4077 /*
4078  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4079  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4080  */
4081 void
4082 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4083     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4084 {
4085         vm_offset_t superpage_offset;
4086
4087         if (size < NBPDR)
4088                 return;
4089         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4090                 offset += ptoa(object->pg_color);
4091         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4092         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4093             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4094                 return;
4095         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4096                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4097         else
4098                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4099 }
4100
4101 #if defined(PMAP_DEBUG)
4102 pmap_pid_dump(int pid)
4103 {
4104         pmap_t pmap;
4105         struct proc *p;
4106         int npte = 0;
4107         int index;
4108
4109         sx_slock(&allproc_lock);
4110         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4111                 if (p->p_pid != pid)
4112                         continue;
4113
4114                 if (p->p_vmspace) {
4115                         int i,j;
4116                         index = 0;
4117                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4118                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4119                                 pd_entry_t *pde;
4120                                 pt_entry_t *pte;
4121                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4122                                 
4123                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4124                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4125                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4126                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4127                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4128                                                         if (index) {
4129                                                                 index = 0;
4130                                                                 printf("\n");
4131                                                         }
4132                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4133                                                         return npte;
4134                                                 }
4135                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4136                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4137                                                         pt_entry_t pa;
4138                                                         vm_page_t m;
4139                                                         pa = PT_GET(pte);
4140                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4141                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4142                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4143                                                         npte++;
4144                                                         index++;
4145                                                         if (index >= 2) {
4146                                                                 index = 0;
4147                                                                 printf("\n");
4148                                                         } else {
4149                                                                 printf(" ");
4150                                                         }
4151                                                 }
4152                                         }
4153                                 }
4154                         }
4155                 }
4156         }
4157         sx_sunlock(&allproc_lock);
4158         return npte;
4159 }
4160 #endif
4161
4162 #if defined(DEBUG)
4163
4164 static void     pads(pmap_t pm);
4165 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
4166
4167 /* print address space of pmap*/
4168 static void
4169 pads(pmap_t pm)
4170 {
4171         int i, j;
4172         vm_paddr_t va;
4173         pt_entry_t *ptep;
4174
4175         if (pm == kernel_pmap)
4176                 return;
4177         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4178                 if (pm->pm_pdir[i])
4179                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4180                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4181                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4182                                         continue;
4183                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4184                                         continue;
4185                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4186                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4187                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4188                         };
4189
4190 }
4191
4192 void
4193 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4194 {
4195         pv_entry_t pv;
4196         pmap_t pmap;
4197         vm_page_t m;
4198
4199         printf("pa %x", pa);
4200         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4201         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4202                 pmap = PV_PMAP(pv);
4203                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4204                 pads(pmap);
4205         }
4206         printf(" ");
4207 }
4208 #endif