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  *      Since the information managed by this module is
  84  *      also stored by the logical address mapping module,
  85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  88  *      requested.
  89  *
  90  *      In order to cope with hardware architectures which
  91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  93  *      operations until such time as they are actually
  94  *      necessary.  This module is given full information as
  95  *      to which processors are currently using which maps,
  96  *      and to when physical maps must be made correct.
  97  */
  98
  99 #include "opt_cpu.h"
 100 #include "opt_pmap.h"
 101 #include "opt_smp.h"
 102 #include "opt_xbox.h"
 103
 104 #include <sys/param.h>
 105 #include <sys/systm.h>
 106 #include <sys/kernel.h>
 107 #include <sys/ktr.h>
 108 #include <sys/lock.h>
 109 #include <sys/malloc.h>
 110 #include <sys/mman.h>
 111 #include <sys/msgbuf.h>
 112 #include <sys/mutex.h>
 113 #include <sys/proc.h>
 114 #include <sys/rwlock.h>
 115 #include <sys/sf_buf.h>
 116 #include <sys/sx.h>
 117 #include <sys/vmmeter.h>
 118 #include <sys/sched.h>
 119 #include <sys/sysctl.h>
 120 #ifdef SMP
 121 #include <sys/smp.h>
 122 #else
 123 #include <sys/cpuset.h>
 124 #endif
 125
 126 #include <vm/vm.h>
 127 #include <vm/vm_param.h>
 128 #include <vm/vm_kern.h>
 129 #include <vm/vm_page.h>
 130 #include <vm/vm_map.h>
 131 #include <vm/vm_object.h>
 132 #include <vm/vm_extern.h>
 133 #include <vm/vm_pageout.h>
 134 #include <vm/vm_pager.h>
 135 #include <vm/uma.h>
 136
 137 #include <machine/cpu.h>
 138 #include <machine/cputypes.h>
 139 #include <machine/md_var.h>
 140 #include <machine/pcb.h>
 141 #include <machine/specialreg.h>
 142 #ifdef SMP
 143 #include <machine/smp.h>
 144 #endif
 145
 146 #ifdef XBOX
 147 #include <machine/xbox.h>
 148 #endif
 149
 150 #include <xen/interface/xen.h>
 151 #include <xen/hypervisor.h>
 152 #include <machine/xen/hypercall.h>
 153 #include <machine/xen/xenvar.h>
 154 #include <machine/xen/xenfunc.h>
 155
 156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
 157 #define CPU_ENABLE_SSE
 158 #endif
 159
 160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
 162 #endif
 163
 164 #define DIAGNOSTIC
 165
 166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
 167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
 168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
 169 #else
 170 #define PMAP_INLINE     extern inline
 171 #endif
 172 #else
 173 #define PMAP_INLINE
 174 #endif
 175
 176 #ifdef PV_STATS
 177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
 178 #else
 179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
 180 #endif
 181
 182 /*
 183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 184  */
 185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 187
 188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
 190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
 191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
 192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 193
 194 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
 195
 196 #define HAMFISTED_LOCKING
 197 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
 198 static struct mtx createdelete_lock;
 199 #endif
 200
 201 struct pmap kernel_pmap_store;
 202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
 203 static struct pmaplist allpmaps;
 204 static struct mtx allpmaps_lock;
 205
 206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
 209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
 210
 211 int nkpt;
 212 vm_offset_t kernel_vm_end;
 213 extern u_int32_t KERNend;
 214
 215 #ifdef PAE
 216 pt_entry_t pg_nx;
 217 #endif
 218
 219 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
 220
 221 static int pat_works;                   /* Is page attribute table sane? */
 222
 223 /*
 224  * This lock is defined as static in other pmap implementations.  It cannot,
 225  * however, be defined as static here, because it is (ab)used to serialize
 226  * queued page table changes in other sources files.
 227  */
 228 struct rwlock pvh_global_lock;
 229
 230 /*
 231  * Data for the pv entry allocation mechanism
 232  */
 233 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
 234 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
 235 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 236
 237 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
 238 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
 239 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
 240
 241 /*
 242  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 243  */
 244 struct sysmaps {
 245         struct  mtx lock;
 246         pt_entry_t *CMAP1;
 247         pt_entry_t *CMAP2;
 248         caddr_t CADDR1;
 249         caddr_t CADDR2;
 250 };
 251 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
 252 pt_entry_t *CMAP3;
 253 caddr_t ptvmmap = 0;
 254 caddr_t CADDR3;
 255 struct msgbuf *msgbufp = 0;
 256
 257 /*
 258  * Crashdump maps.
 259  */
 260 static caddr_t crashdumpmap;
 261
 262 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
 263 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
 264 #ifdef SMP
 265 static int PMAP1cpu;
 266 static int PMAP1changedcpu;
 267 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
 268            &PMAP1changedcpu, 0,
 269            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
 270 #endif
 271 static int PMAP1changed;
 272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
 273            &PMAP1changed, 0,
 274            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
 275 static int PMAP1unchanged;
 276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
 277            &PMAP1unchanged, 0,
 278            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
 279 static struct mtx PMAP2mutex;
 280
 281 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
 282 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
 283 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
 284 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 285 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
 286                     vm_offset_t va);
 287
 288 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mcl, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 289     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
 290 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
 291 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
 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 boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 299     vm_page_t m);
 300
 301 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
 302
 303 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
 304 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
 305 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 306 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
 307 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
 308 static boolean_t pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr);
 309
 310 static __inline void pagezero(void *page);
 311
 312 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
 313 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
 314
 315 /*
 316  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
 317  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
 318  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
 319  */
 320 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
 321
 322 void
 323 pd_set(struct pmap *pmap, int ptepindex, vm_paddr_t val, int type)
 324 {
 325         vm_paddr_t pdir_ma = vtomach(&pmap->pm_pdir[ptepindex]);
 326
 327         switch (type) {
 328         case SH_PD_SET_VA:
 329 #if 0
 330                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
 331                                     xpmap_ptom(val & ~(PG_RW)));
 332 #endif
 333                 xen_queue_pt_update(pdir_ma,
 334                                     xpmap_ptom(val));
 335                 break;
 336         case SH_PD_SET_VA_MA:
 337 #if 0
 338                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
 339                                     val & ~(PG_RW));
 340 #endif
 341                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, val);
 342                 break;
 343         case SH_PD_SET_VA_CLEAR:
 344 #if 0
 345                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma, 0);
 346 #endif
 347                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, 0);
 348                 break;
 349         }
 350 }
 351
 352 /*
 353  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 354  *
 355  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 356  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 357  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 358  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 359  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 360  *      (physical) address starting relative to 0]
 361  */
 362 void
 363 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
 364 {
 365         vm_offset_t va;
 366         pt_entry_t *pte, *unused;
 367         struct sysmaps *sysmaps;
 368         int i;
 369
 370         /*
 371          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
 372          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
 373          * address space, because locore may not have mapped every physical
 374          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
 375          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
 376          */
 377         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
 378
 379         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 380
 381         /*
 382          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
 383          */
 384         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 385         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
 386 #ifdef PAE
 387         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
 388 #endif
 389         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
 390         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
 391
 392         /*
 393          * Initialize the global pv list lock.
 394          */
 395         rw_init_flags(&pvh_global_lock, "pmap pv global", RW_RECURSE);
 396
 397         LIST_INIT(&allpmaps);
 398         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
 399         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
 400         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
 401         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
 402         if (nkpt == 0)
 403                 nkpt = NKPT;
 404
 405         /*
 406          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 407          * mapping of pages.
 408          */
 409 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 410         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 411
 412         va = virtual_avail;
 413         pte = vtopte(va);
 414
 415         /*
 416          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 417          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
 418          */
 419         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 420                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
 421                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
 422                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
 423                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
 424                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
 425                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
 426         }
 427         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
 428         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
 429
 430         /*
 431          * Crashdump maps.
 432          */
 433         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
 434
 435         /*
 436          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
 437          */
 438         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
 439
 440         /*
 441          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 442          */
 443         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
 444
 445         /*
 446          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
 447          * respectively.
 448          */
 449         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
 450         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
 451
 452         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
 453
 454         virtual_avail = va;
 455
 456         /*
 457          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
 458          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
 459          * mapping must not have PG_G set.
 460          */
 461 #ifndef XEN
 462         /*
 463          * leave here deliberately to show that this is not supported
 464          */
 465 #ifdef XBOX
 466         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
 467          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
 468          * Better fixes are very welcome! */
 469         if (!arch_i386_is_xbox)
 470 #endif
 471         for (i = 1; i < NKPT; i++)
 472                 PTD[i] = 0;
 473
 474         /* Initialize the PAT MSR if present. */
 475         pmap_init_pat();
 476
 477         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
 478         pmap_set_pg();
 479 #endif
 480
 481 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
 482         mtx_init(&createdelete_lock, "pmap create/delete", NULL, MTX_DEF);
 483 #endif
 484 }
 485
 486 /*
 487  * Setup the PAT MSR.
 488  */
 489 void
 490 pmap_init_pat(void)
 491 {
 492         uint64_t pat_msr;
 493
 494         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
 495         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
 496                 return;
 497
 498         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
 499             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
 500                 /*
 501                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
 502                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
 503                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
 504                  */
 505                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
 506                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
 507                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
 508                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
 509                 pat_works = 1;
 510         } else {
 511                 /*
 512                  * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
 513                  * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
 514                  * of UC-.
 515                  *
 516                  *   Intel Pentium III Processor Specification Update
 517                  * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
 518                  * or Mode C Paging)
 519                  *
 520                  *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
 521                  * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
 522                  */
 523                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
 524                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
 525                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
 526                 pat_works = 0;
 527         }
 528         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
 533  */
 534 void
 535 pmap_page_init(vm_page_t m)
 536 {
 537
 538         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 539         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
 540 }
 541
 542 /*
 543  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
 544  * Requirements:
 545  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
 546  *    are ever set, PG_V in particular.
 547  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
 548  *    on PAE systems.  This should be ok.
 549  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
 550  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
 551  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
 552  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
 553  */
 554 static int ptelist_count = 0;
 555 static vm_offset_t
 556 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
 557 {
 558         vm_offset_t va;
 559         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
 560
 561         if (ptelist_count == 0) {
 562                 printf("out of memory!!!!!!\n");
 563                 return (0);     /* Out of memory */
 564         }
 565         ptelist_count--;
 566         va = phead[ptelist_count];
 567         return (va);
 568 }
 569
 570 static void
 571 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
 572 {
 573         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
 574
 575         phead[ptelist_count++] = va;
 576 }
 577
 578 static void
 579 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
 580 {
 581         int i, nstackpages;
 582         vm_offset_t va;
 583         vm_page_t m;
 584
 585         nstackpages = (npages + PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t) - 1)/ (PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t));
 586         for (i = 0; i < nstackpages; i++) {
 587                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
 588                 m = vm_page_alloc(NULL, i,
 589                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
 590                     VM_ALLOC_ZERO);
 591                 pmap_qenter(va, &m, 1);
 592         }
 593
 594         *head = (vm_offset_t)base;
 595         for (i = npages - 1; i >= nstackpages; i--) {
 596                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
 597                 pmap_ptelist_free(head, va);
 598         }
 599 }
 600
 601
 602 /*
 603  *      Initialize the pmap module.
 604  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 605  *      system needs to map virtual memory.
 606  */
 607 void
 608 pmap_init(void)
 609 {
 610
 611         /*
 612          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
 613          * high water mark so that the system can recover from excessive
 614          * numbers of pv entries.
 615          */
 616         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 617         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
 618         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 619         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
 620         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 621
 622         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
 623         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
 624         if (pv_chunkbase == NULL)
 625                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
 626         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
 627 }
 628
 629
 630 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
 631         "Max number of PV entries");
 632 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
 633         "Page share factor per proc");
 634
 635 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
 636     "2/4MB page mapping counters");
 637
 638 static u_long pmap_pde_mappings;
 639 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
 640     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
 641
 642 /***************************************************
 643  * Low level helper routines.....
 644  ***************************************************/
 645
 646 /*
 647  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
 648  * caching mode.
 649  */
 650 int
 651 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
 652 {
 653         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
 654
 655         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
 656         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
 657
 658         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
 659         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
 660                 switch (mode) {
 661                 case PAT_UNCACHEABLE:
 662                 case PAT_WRITE_THROUGH:
 663                 case PAT_WRITE_BACK:
 664                         break;
 665                 case PAT_UNCACHED:
 666                 case PAT_WRITE_COMBINING:
 667                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
 668                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
 669                         break;
 670                 }
 671         }
 672
 673         /* Map the caching mode to a PAT index. */
 674         if (pat_works) {
 675                 switch (mode) {
 676                         case PAT_UNCACHEABLE:
 677                                 pat_index = 3;
 678                                 break;
 679                         case PAT_WRITE_THROUGH:
 680                                 pat_index = 1;
 681                                 break;
 682                         case PAT_WRITE_BACK:
 683                                 pat_index = 0;
 684                                 break;
 685                         case PAT_UNCACHED:
 686                                 pat_index = 2;
 687                                 break;
 688                         case PAT_WRITE_COMBINING:
 689                                 pat_index = 5;
 690                                 break;
 691                         case PAT_WRITE_PROTECTED:
 692                                 pat_index = 4;
 693                                 break;
 694                         default:
 695                                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
 696                 }
 697         } else {
 698                 switch (mode) {
 699                         case PAT_UNCACHED:
 700                         case PAT_UNCACHEABLE:
 701                         case PAT_WRITE_PROTECTED:
 702                                 pat_index = 3;
 703                                 break;
 704                         case PAT_WRITE_THROUGH:
 705                                 pat_index = 1;
 706                                 break;
 707                         case PAT_WRITE_BACK:
 708                                 pat_index = 0;
 709                                 break;
 710                         case PAT_WRITE_COMBINING:
 711                                 pat_index = 2;
 712                                 break;
 713                         default:
 714                                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
 715                 }
 716         }
 717
 718         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
 719         cache_bits = 0;
 720         if (pat_index & 0x4)
 721                 cache_bits |= pat_flag;
 722         if (pat_index & 0x2)
 723                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
 724         if (pat_index & 0x1)
 725                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
 726         return (cache_bits);
 727 }
 728 #ifdef SMP
 729 /*
 730  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
 731  *
 732  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
 733  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
 734  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
 735  * processor could cache an old, pre-update entry without being
 736  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
 737  * active on another processor after its pm_active field is checked by
 738  * one of the following functions but before a store updating the page
 739  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
 740  * processor before its pm_active field is checked but due to
 741  * speculative loads one of the following functions stills reads the
 742  * pmap as inactive on the other processor.
 743  *
 744  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
 745  * immutable.  The kernel page table is always active on every
 746  * processor.
 747  */
 748 void
 749 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 750 {
 751         cpuset_t other_cpus;
 752         u_int cpuid;
 753
 754         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
 755             pmap, va);
 756
 757         sched_pin();
 758         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 759                 invlpg(va);
 760                 smp_invlpg(va);
 761         } else {
 762                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 763                 other_cpus = all_cpus;
 764                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 765                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 766                         invlpg(va);
 767                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 768                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 769                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
 770         }
 771         sched_unpin();
 772         PT_UPDATES_FLUSH();
 773 }
 774
 775 void
 776 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 777 {
 778         cpuset_t other_cpus;
 779         vm_offset_t addr;
 780         u_int cpuid;
 781
 782         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p eva=0x%x sva=0x%x",
 783             pmap, sva, eva);
 784
 785         sched_pin();
 786         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 787                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 788                         invlpg(addr);
 789                 smp_invlpg_range(sva, eva);
 790         } else {
 791                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 792                 other_cpus = all_cpus;
 793                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 794                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 795                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 796                                 invlpg(addr);
 797                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 798                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 799                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
 800         }
 801         sched_unpin();
 802         PT_UPDATES_FLUSH();
 803 }
 804
 805 void
 806 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 807 {
 808         cpuset_t other_cpus;
 809         u_int cpuid;
 810
 811         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p", pmap);
 812
 813         sched_pin();
 814         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 815                 invltlb();
 816                 smp_invltlb();
 817         } else {
 818                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 819                 other_cpus = all_cpus;
 820                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 821                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 822                         invltlb();
 823                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 824                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 825                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
 826         }
 827         sched_unpin();
 828 }
 829
 830 void
 831 pmap_invalidate_cache(void)
 832 {
 833
 834         sched_pin();
 835         wbinvd();
 836         smp_cache_flush();
 837         sched_unpin();
 838 }
 839 #else /* !SMP */
 840 /*
 841  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
 842  * We inline these within pmap.c for speed.
 843  */
 844 PMAP_INLINE void
 845 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 846 {
 847         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
 848             pmap, va);
 849
 850         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 851                 invlpg(va);
 852         PT_UPDATES_FLUSH();
 853 }
 854
 855 PMAP_INLINE void
 856 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 857 {
 858         vm_offset_t addr;
 859
 860         if (eva - sva > PAGE_SIZE)
 861                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_range: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
 862                     pmap, sva, eva);
 863
 864         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 865                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 866                         invlpg(addr);
 867         PT_UPDATES_FLUSH();
 868 }
 869
 870 PMAP_INLINE void
 871 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 872 {
 873
 874         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_all: pmap=%p", pmap);
 875
 876         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 877                 invltlb();
 878 }
 879
 880 PMAP_INLINE void
 881 pmap_invalidate_cache(void)
 882 {
 883
 884         wbinvd();
 885 }
 886 #endif /* !SMP */
 887
 888 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
 889
 890 void
 891 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 892 {
 893
 894         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
 895             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
 896         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
 897             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
 898
 899         if (cpu_feature & CPUID_SS)
 900                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
 901         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
 902             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
 903
 904                 /*
 905                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
 906                  * instruction to insure that previous stores are
 907                  * included in the write-back.  The processor
 908                  * propagates flush to other processors in the cache
 909                  * coherence domain.
 910                  */
 911                 mfence();
 912                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
 913                         clflush(sva);
 914                 mfence();
 915         } else {
 916
 917                 /*
 918                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
 919                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
 920                  * Globally invalidate cache.
 921                  */
 922                 pmap_invalidate_cache();
 923         }
 924 }
 925
 926 void
 927 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
 928 {
 929         int i;
 930
 931         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
 932             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
 933                 pmap_invalidate_cache();
 934         } else {
 935                 for (i = 0; i < count; i++)
 936                         pmap_flush_page(pages[i]);
 937         }
 938 }
 939
 940 /*
 941  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
 942  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
 943  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
 944  * dependence on its continued use subject to a race condition.
 945  */
 946 static __inline int
 947 pmap_is_current(pmap_t pmap)
 948 {
 949
 950         return (pmap == kernel_pmap ||
 951             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
 952             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
 953 }
 954
 955 /*
 956  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
 957  * be released by passing it to pmap_pte_release().
 958  */
 959 pt_entry_t *
 960 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 961 {
 962         pd_entry_t newpf;
 963         pd_entry_t *pde;
 964
 965         pde = pmap_pde(pmap, va);
 966         if (*pde & PG_PS)
 967                 return (pde);
 968         if (*pde != 0) {
 969                 /* are we current address space or kernel? */
 970                 if (pmap_is_current(pmap))
 971                         return (vtopte(va));
 972                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
 973                 newpf = *pde & PG_FRAME;
 974                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
 975                         PT_SET_MA(PADDR2, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
 976                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
 977                             pmap, va, (*PMAP2 & 0xffffffff));
 978                 }
 979                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
 980         }
 981         return (NULL);
 982 }
 983
 984 /*
 985  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
 986  * being NULL.
 987  */
 988 static __inline void
 989 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
 990 {
 991
 992         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2) {
 993                 CTR1(KTR_PMAP, "pmap_pte_release: pte=0x%jx",
 994                     *PMAP2);
 995                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
 996                 PT_SET_VA(PMAP2, 0, TRUE);
 997                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
 998                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
 999         }
1000 }
1001
1002 static __inline void
1003 invlcaddr(void *caddr)
1004 {
1005
1006         invlpg((u_int)caddr);
1007         PT_UPDATES_FLUSH();
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1012  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1013  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1014  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1015  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1016  *
1017  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1018  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1019  */
1020 static pt_entry_t *
1021 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1022 {
1023         pd_entry_t newpf;
1024         pd_entry_t *pde;
1025
1026         pde = pmap_pde(pmap, va);
1027         if (*pde & PG_PS)
1028                 return (pde);
1029         if (*pde != 0) {
1030                 /* are we current address space or kernel? */
1031                 if (pmap_is_current(pmap))
1032                         return (vtopte(va));
1033                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1034                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1035                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1036                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1037                         PT_SET_MA(PADDR1, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
1038                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte_quick: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
1039                             pmap, va, (u_long)*PMAP1);
1040
1041 #ifdef SMP
1042                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1043 #endif
1044                         PMAP1changed++;
1045                 } else
1046 #ifdef SMP
1047                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1048                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1049                         invlcaddr(PADDR1);
1050                         PMAP1changedcpu++;
1051                 } else
1052 #endif
1053                         PMAP1unchanged++;
1054                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1055         }
1056         return (0);
1057 }
1058
1059 /*
1060  *      Routine:        pmap_extract
1061  *      Function:
1062  *              Extract the physical page address associated
1063  *              with the given map/virtual_address pair.
1064  */
1065 vm_paddr_t
1066 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1067 {
1068         vm_paddr_t rtval;
1069         pt_entry_t *pte;
1070         pd_entry_t pde;
1071         pt_entry_t pteval;
1072
1073         rtval = 0;
1074         PMAP_LOCK(pmap);
1075         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1076         if (pde != 0) {
1077                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1078                         rtval = xpmap_mtop(pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1079                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1080                         return rtval;
1081                 }
1082                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1083                 pteval = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
1084                 rtval = (pteval & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1085                 pmap_pte_release(pte);
1086         }
1087         PMAP_UNLOCK(pmap);
1088         return (rtval);
1089 }
1090
1091 /*
1092  *      Routine:        pmap_extract_ma
1093  *      Function:
1094  *              Like pmap_extract, but returns machine address
1095  */
1096 vm_paddr_t
1097 pmap_extract_ma(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1098 {
1099         vm_paddr_t rtval;
1100         pt_entry_t *pte;
1101         pd_entry_t pde;
1102
1103         rtval = 0;
1104         PMAP_LOCK(pmap);
1105         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1106         if (pde != 0) {
1107                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1108                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
1109                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1110                         return rtval;
1111                 }
1112                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1113                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1114                 pmap_pte_release(pte);
1115         }
1116         PMAP_UNLOCK(pmap);
1117         return (rtval);
1118 }
1119
1120 /*
1121  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1122  *      Function:
1123  *              Atomically extract and hold the physical page
1124  *              with the given pmap and virtual address pair
1125  *              if that mapping permits the given protection.
1126  */
1127 vm_page_t
1128 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1129 {
1130         pd_entry_t pde;
1131         pt_entry_t pte, *ptep;
1132         vm_page_t m;
1133         vm_paddr_t pa;
1134
1135         pa = 0;
1136         m = NULL;
1137         PMAP_LOCK(pmap);
1138 retry:
1139         pde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1140         if (pde != 0) {
1141                 if (pde & PG_PS) {
1142                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1143                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1144                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1145                                         goto retry;
1146                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1147                                     (va & PDRMASK));
1148                                 vm_page_hold(m);
1149                         }
1150                 } else {
1151                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1152                         pte = PT_GET(ptep);
1153                         pmap_pte_release(ptep);
1154                         if (pte != 0 &&
1155                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1156                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1157                                     &pa))
1158                                         goto retry;
1159                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1160                                 vm_page_hold(m);
1161                         }
1162                 }
1163         }
1164         PA_UNLOCK_COND(pa);
1165         PMAP_UNLOCK(pmap);
1166         return (m);
1167 }
1168
1169 /***************************************************
1170  * Low level mapping routines.....
1171  ***************************************************/
1172
1173 /*
1174  * Add a wired page to the kva.
1175  * Note: not SMP coherent.
1176  *
1177  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1178  */
1179 void
1180 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1181 {
1182
1183         PT_SET_MA(va, xpmap_ptom(pa)| PG_RW | PG_V | pgeflag);
1184 }
1185
1186 void
1187 pmap_kenter_ma(vm_offset_t va, vm_paddr_t ma)
1188 {
1189         pt_entry_t *pte;
1190
1191         pte = vtopte(va);
1192         pte_store_ma(pte, ma | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1193 }
1194
1195 static __inline void
1196 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1197 {
1198
1199         PT_SET_MA(va, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Remove a page from the kernel pagetables.
1204  * Note: not SMP coherent.
1205  *
1206  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1207  */
1208 PMAP_INLINE void
1209 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1210 {
1211         pt_entry_t *pte;
1212
1213         pte = vtopte(va);
1214         PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
1215 }
1216
1217 /*
1218  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1219  *      virtual address space.
1220  *
1221  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1222  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1223  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1224  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1225  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1226  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1227  *      region.
1228  */
1229 vm_offset_t
1230 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1231 {
1232         vm_offset_t va, sva;
1233
1234         va = sva = *virt;
1235         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_map: va=0x%x start=0x%jx end=0x%jx prot=0x%x",
1236             va, start, end, prot);
1237         while (start < end) {
1238                 pmap_kenter(va, start);
1239                 va += PAGE_SIZE;
1240                 start += PAGE_SIZE;
1241         }
1242         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1243         *virt = va;
1244         return (sva);
1245 }
1246
1247
1248 /*
1249  * Add a list of wired pages to the kva
1250  * this routine is only used for temporary
1251  * kernel mappings that do not need to have
1252  * page modification or references recorded.
1253  * Note that old mappings are simply written
1254  * over.  The page *must* be wired.
1255  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1256  */
1257 void
1258 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1259 {
1260         pt_entry_t *endpte, *pte;
1261         vm_paddr_t pa;
1262         vm_offset_t va = sva;
1263         int mclcount = 0;
1264         multicall_entry_t mcl[16];
1265         multicall_entry_t *mclp = mcl;
1266         int error;
1267
1268         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qenter:sva=0x%x count=%d", va, count);
1269         pte = vtopte(sva);
1270         endpte = pte + count;
1271         while (pte < endpte) {
1272                 pa = VM_PAGE_TO_MACH(*ma) | pgeflag | PG_RW | PG_V | PG_M | PG_A;
1273
1274                 mclp->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
1275                 mclp->args[0] = va;
1276                 mclp->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
1277                 mclp->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
1278                 mclp->args[3] = (*pte & PG_V) ? UVMF_INVLPG|UVMF_ALL : 0;
1279
1280                 va += PAGE_SIZE;
1281                 pte++;
1282                 ma++;
1283                 mclp++;
1284                 mclcount++;
1285                 if (mclcount == 16) {
1286                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1287                         mclp = mcl;
1288                         mclcount = 0;
1289                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1290                 }
1291         }
1292         if (mclcount) {
1293                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1294                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1295         }
1296
1297 #ifdef INVARIANTS
1298         for (pte = vtopte(sva), mclcount = 0; mclcount < count; mclcount++, pte++)
1299                 KASSERT(*pte, ("pte not set for va=0x%x", sva + mclcount*PAGE_SIZE));
1300 #endif
1301 }
1302
1303 /*
1304  * This routine tears out page mappings from the
1305  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1306  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1307  */
1308 void
1309 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1310 {
1311         vm_offset_t va;
1312
1313         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qremove: sva=0x%x count=%d", sva, count);
1314         va = sva;
1315         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1316         critical_enter();
1317         while (count-- > 0) {
1318                 pmap_kremove(va);
1319                 va += PAGE_SIZE;
1320         }
1321         PT_UPDATES_FLUSH();
1322         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1323         critical_exit();
1324         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1325 }
1326
1327 /***************************************************
1328  * Page table page management routines.....
1329  ***************************************************/
1330 static __inline void
1331 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1332 {
1333         vm_page_t m;
1334
1335         while (free != NULL) {
1336                 m = free;
1337                 free = (void *)m->object;
1338                 m->object = NULL;
1339                 vm_page_free_zero(m);
1340         }
1341 }
1342
1343 /*
1344  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1345  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1346  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1347  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1348  */
1349 static inline boolean_t
1350 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1351 {
1352
1353         --m->wire_count;
1354         if (m->wire_count == 0) {
1355                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1356                 return (TRUE);
1357         } else
1358                 return (FALSE);
1359 }
1360
1361 static void
1362 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1363 {
1364         vm_offset_t pteva;
1365
1366         PT_UPDATES_FLUSH();
1367         /*
1368          * unmap the page table page
1369          */
1370         xen_pt_unpin(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1371         /*
1372          * page *might* contain residual mapping :-/
1373          */
1374         PD_CLEAR_VA(pmap, m->pindex, TRUE);
1375         pmap_zero_page(m);
1376         --pmap->pm_stats.resident_count;
1377
1378         /*
1379          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1380          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1381          * down is begun.
1382          */
1383         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1384
1385         /*
1386          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1387          * take effect immediately.
1388          */
1389         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1390         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1391
1392         /*
1393          * Put page on a list so that it is released after
1394          * *ALL* TLB shootdown is done
1395          */
1396         m->object = (void *)*free;
1397         *free = m;
1398 }
1399
1400 /*
1401  * After removing a page table entry, this routine is used to
1402  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1403  */
1404 static int
1405 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1406 {
1407         pd_entry_t ptepde;
1408         vm_page_t mpte;
1409
1410         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1411                 return (0);
1412         ptepde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1413         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1414         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1415 }
1416
1417 /*
1418  * Initialize the pmap for the swapper process.
1419  */
1420 void
1421 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1422 {
1423
1424         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1425         /*
1426          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1427          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1428          * not need to be inserted into that list.
1429          */
1430         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1431 #ifdef PAE
1432         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1433 #endif
1434         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1435         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1436         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1437         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1442  * such as one in a vmspace structure.
1443  */
1444 int
1445 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1446 {
1447         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD + 1];
1448         int npgptd = NPGPTD + 1;
1449         int i;
1450
1451 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1452         mtx_lock(&createdelete_lock);
1453 #endif
1454
1455         /*
1456          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1457          * page directory table.
1458          */
1459         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1460                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1461                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1462                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1463 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1464                         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1465 #endif
1466                         return (0);
1467                 }
1468 #ifdef PAE
1469                 pmap->pm_pdpt = (pd_entry_t *)kva_alloc(1);
1470 #endif
1471         }
1472
1473         /*
1474          * allocate the page directory page(s)
1475          */
1476         for (i = 0; i < npgptd;) {
1477                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1478                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1479                 if (m == NULL)
1480                         VM_WAIT;
1481                 else {
1482                         ptdpg[i++] = m;
1483                 }
1484         }
1485
1486         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1487
1488         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1489                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1490                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1491
1492         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1493         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1494         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1495         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1496         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1497
1498 #ifdef PAE
1499         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, &ptdpg[NPGPTD], 1);
1500         if ((ptdpg[NPGPTD]->flags & PG_ZERO) == 0)
1501                 bzero(pmap->pm_pdpt, PAGE_SIZE);
1502         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1503                 vm_paddr_t ma;
1504
1505                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1506                 pmap->pm_pdpt[i] = ma | PG_V;
1507
1508         }
1509 #endif
1510         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1511                 pt_entry_t *pd;
1512                 vm_paddr_t ma;
1513
1514                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1515                 pd = pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG);
1516                 PT_SET_MA(pd, *vtopte((vm_offset_t)pd) & ~(PG_M|PG_A|PG_U|PG_RW));
1517 #if 0
1518                 xen_pgd_pin(ma);
1519 #endif
1520         }
1521
1522 #ifdef PAE
1523         PT_SET_MA(pmap->pm_pdpt, *vtopte((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) & ~PG_RW);
1524 #endif
1525         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1526         xen_flush_queue();
1527         xen_pgdpt_pin(VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[NPGPTD]));
1528         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1529                 vm_paddr_t ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1530                 PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i], ma | PG_V | PG_A, FALSE);
1531         }
1532         xen_flush_queue();
1533         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1534         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1535         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1536         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1537
1538 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1539         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1540 #endif
1541         return (1);
1542 }
1543
1544 /*
1545  * this routine is called if the page table page is not
1546  * mapped correctly.
1547  */
1548 static vm_page_t
1549 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1550 {
1551         vm_paddr_t ptema;
1552         vm_page_t m;
1553
1554         /*
1555          * Allocate a page table page.
1556          */
1557         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1558             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1559                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1560                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1561                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1562                         VM_WAIT;
1563                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1564                         PMAP_LOCK(pmap);
1565                 }
1566
1567                 /*
1568                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1569                  * page may have been allocated.
1570                  */
1571                 return (NULL);
1572         }
1573         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1574                 pmap_zero_page(m);
1575
1576         /*
1577          * Map the pagetable page into the process address space, if
1578          * it isn't already there.
1579          */
1580
1581         pmap->pm_stats.resident_count++;
1582
1583         ptema = VM_PAGE_TO_MACH(m);
1584         xen_pt_pin(ptema);
1585         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
1586                 (ptema | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M), TRUE);
1587
1588         KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex],
1589             ("_pmap_allocpte: ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1590         return (m);
1591 }
1592
1593 static vm_page_t
1594 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1595 {
1596         u_int ptepindex;
1597         pd_entry_t ptema;
1598         vm_page_t m;
1599
1600         /*
1601          * Calculate pagetable page index
1602          */
1603         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1604 retry:
1605         /*
1606          * Get the page directory entry
1607          */
1608         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1609
1610         /*
1611          * This supports switching from a 4MB page to a
1612          * normal 4K page.
1613          */
1614         if (ptema & PG_PS) {
1615                 /*
1616                  * XXX
1617                  */
1618                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1619                 ptema = 0;
1620                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1621                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1622         }
1623
1624         /*
1625          * If the page table page is mapped, we just increment the
1626          * hold count, and activate it.
1627          */
1628         if (ptema & PG_V) {
1629                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
1630                 m->wire_count++;
1631         } else {
1632                 /*
1633                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1634                  * been deallocated.
1635                  */
1636                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_allocpte: pmap=%p va=0x%08x flags=0x%x",
1637                     pmap, va, flags);
1638                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1639                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1640                         goto retry;
1641
1642                 KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex], ("ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1643         }
1644         return (m);
1645 }
1646
1647
1648 /***************************************************
1649 * Pmap allocation/deallocation routines.
1650  ***************************************************/
1651
1652 #ifdef SMP
1653 /*
1654  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1655  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1656  */
1657 static cpuset_t *lazymask;
1658 static u_int lazyptd;
1659 static volatile u_int lazywait;
1660
1661 void pmap_lazyfix_action(void);
1662
1663 void
1664 pmap_lazyfix_action(void)
1665 {
1666
1667 #ifdef COUNT_IPIS
1668         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1669 #endif
1670         if (rcr3() == lazyptd)
1671                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1672         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1673         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1674 }
1675
1676 static void
1677 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1678 {
1679
1680         if (rcr3() == lazyptd)
1681                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1682         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1683 }
1684
1685
1686 static void
1687 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1688 {
1689         cpuset_t mymask, mask;
1690         u_int cpuid, spins;
1691         int lsb;
1692
1693         mask = pmap->pm_active;
1694         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1695                 spins = 50000000;
1696
1697                 /* Find least significant set bit. */
1698                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1699                 MPASS(lsb != 0);
1700                 lsb--;
1701                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1702                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1703 #ifdef PAE
1704                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1705 #else
1706                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1707 #endif
1708                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1709
1710                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1711                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1712                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1713                         lazymask = &pmap->pm_active;
1714                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1715                 } else {
1716                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1717                             (u_int)&pmap->pm_active);
1718                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1719                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1720                         while (lazywait == 0) {
1721                                 ia32_pause();
1722                                 if (--spins == 0)
1723                                         break;
1724                         }
1725                 }
1726                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1727                 if (spins == 0)
1728                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1729                 mask = pmap->pm_active;
1730         }
1731 }
1732
1733 #else   /* SMP */
1734
1735 /*
1736  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1737  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1738  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1739  * means that another userland process has run.
1740  */
1741 static void
1742 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1743 {
1744         u_int cr3;
1745
1746         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1747         if (cr3 == rcr3()) {
1748                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1749                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
1750         }
1751 }
1752 #endif  /* SMP */
1753
1754 /*
1755  * Release any resources held by the given physical map.
1756  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1757  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1758  */
1759 void
1760 pmap_release(pmap_t pmap)
1761 {
1762         vm_page_t m, ptdpg[2*NPGPTD+1];
1763         vm_paddr_t ma;
1764         int i;
1765 #ifdef PAE
1766         int npgptd = NPGPTD + 1;
1767 #else
1768         int npgptd = NPGPTD;
1769 #endif
1770
1771         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1772             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1773             pmap->pm_stats.resident_count));
1774         PT_UPDATES_FLUSH();
1775
1776 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1777         mtx_lock(&createdelete_lock);
1778 #endif
1779
1780         pmap_lazyfix(pmap);
1781         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1782         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1783         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1784
1785         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1786                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdir + (i*NPDEPG)) & PG_FRAME);
1787         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1788 #ifdef PAE
1789         ptdpg[NPGPTD] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdpt));
1790 #endif
1791
1792         for (i = 0; i < npgptd; i++) {
1793                 m = ptdpg[i];
1794                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(m);
1795                 /* unpinning L1 and L2 treated the same */
1796 #if 0
1797                 xen_pgd_unpin(ma);
1798 #else
1799                 if (i == NPGPTD)
1800                         xen_pgd_unpin(ma);
1801 #endif
1802 #ifdef PAE
1803                 if (i < NPGPTD)
1804                         KASSERT(VM_PAGE_TO_MACH(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1805                             ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1806 #endif
1807                 m->wire_count--;
1808                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1809                 vm_page_free(m);
1810         }
1811 #ifdef PAE
1812         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, 1);
1813 #endif
1814
1815 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1816         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1817 #endif
1818 }
1819 \f
1820 static int
1821 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1822 {
1823         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1824
1825         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
1826 }
1827 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1828     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1829
1830 static int
1831 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1832 {
1833         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1834
1835         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
1836 }
1837 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1838     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1839
1840 /*
1841  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1842  */
1843 void
1844 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1845 {
1846         struct pmap *pmap;
1847         vm_paddr_t ptppaddr;
1848         vm_page_t nkpg;
1849         pd_entry_t newpdir;
1850
1851         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1852         if (kernel_vm_end == 0) {
1853                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1854                 nkpt = 0;
1855                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1856                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1857                         nkpt++;
1858                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1859                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1860                                 break;
1861                         }
1862                 }
1863         }
1864         addr = roundup2(addr, NBPDR);
1865         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1866                 addr = kernel_map->max_offset;
1867         while (kernel_vm_end < addr) {
1868                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1869                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1870                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1871                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1872                                 break;
1873                         }
1874                         continue;
1875                 }
1876
1877                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1878                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1879                     VM_ALLOC_ZERO);
1880                 if (nkpg == NULL)
1881                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1882
1883                 nkpt++;
1884
1885                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1886                         pmap_zero_page(nkpg);
1887                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1888                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1889                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
1890                 PD_SET_VA(kernel_pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1891                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1892                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list)
1893                         PD_SET_VA(pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1894
1895                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1896                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1897
1898                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1899                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1900                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1901                         break;
1902                 }
1903         }
1904 }
1905
1906
1907 /***************************************************
1908  * page management routines.
1909  ***************************************************/
1910
1911 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1912 CTASSERT(_NPCM == 11);
1913 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1914
1915 static __inline struct pv_chunk *
1916 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1917 {
1918
1919         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1920 }
1921
1922 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1923
1924 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1925 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1926
1927 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
1928         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1929         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1930         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1931         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1932 };
1933
1934 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1935         "Current number of pv entries");
1936
1937 #ifdef PV_STATS
1938 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1939
1940 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1941         "Current number of pv entry chunks");
1942 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1943         "Current number of pv entry chunks allocated");
1944 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1945         "Current number of pv entry chunks frees");
1946 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1947         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1948
1949 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1950 static int pv_entry_spare;
1951
1952 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1953         "Current number of pv entry frees");
1954 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1955         "Current number of pv entry allocs");
1956 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1957         "Current number of spare pv entries");
1958 #endif
1959
1960 /*
1961  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1962  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1963  * another pv entry chunk.
1964  */
1965 static vm_page_t
1966 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1967 {
1968         struct pch newtail;
1969         struct pv_chunk *pc;
1970         pmap_t pmap;
1971         pt_entry_t *pte, tpte;
1972         pv_entry_t pv;
1973         vm_offset_t va;
1974         vm_page_t free, m, m_pc;
1975         uint32_t inuse;
1976         int bit, field, freed;
1977
1978         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1979         pmap = NULL;
1980         free = m_pc = NULL;
1981         TAILQ_INIT(&newtail);
1982         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
1983             free == NULL)) {
1984                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1985                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1986                         if (pmap != NULL) {
1987                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1988                                 if (pmap != locked_pmap)
1989                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1990                         }
1991                         pmap = pc->pc_pmap;
1992                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1993                         if (pmap > locked_pmap)
1994                                 PMAP_LOCK(pmap);
1995                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1996                                 pmap = NULL;
1997                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
1998                                 continue;
1999                         }
2000                 }
2001
2002                 /*
2003                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2004                  */
2005                 freed = 0;
2006                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2007                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2008                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2009                                 bit = bsfl(inuse);
2010                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2011                                 va = pv->pv_va;
2012                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2013                                 tpte = *pte;
2014                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2015                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2016                                 pmap_pte_release(pte);
2017                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2018                                         continue;
2019                                 KASSERT(tpte != 0,
2020                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2021                                     pmap, va));
2022                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2023                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2024                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2025                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2026                                         vm_page_dirty(m);
2027                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2028                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2029                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2030                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2031                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2032                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2033                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2034                                 freed++;
2035                         }
2036                 }
2037                 if (freed == 0) {
2038                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2039                         continue;
2040                 }
2041                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2042                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2043                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2044                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2045                 pv_entry_count -= freed;
2046                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2047                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2048                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2049                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2050                                     pc_list);
2051                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2052
2053                                 /*
2054                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2055                                  * sufficient.
2056                                  */
2057                                 if (pmap == locked_pmap)
2058                                         goto out;
2059                                 break;
2060                         }
2061                 if (field == _NPCM) {
2062                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2063                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2064                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2065                         /* Entire chunk is free; return it. */
2066                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2067                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2068                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2069                         break;
2070                 }
2071         }
2072 out:
2073         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2074         if (pmap != NULL) {
2075                 pmap_invalidate_all(pmap);
2076                 if (pmap != locked_pmap)
2077                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2078         }
2079         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && free != NULL) {
2080                 m_pc = free;
2081                 free = (void *)m_pc->object;
2082                 /* Recycle a freed page table page. */
2083                 m_pc->wire_count = 1;
2084                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2085         }
2086         pmap_free_zero_pages(free);
2087         return (m_pc);
2088 }
2089
2090 /*
2091  * free the pv_entry back to the free list
2092  */
2093 static void
2094 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2095 {
2096         struct pv_chunk *pc;
2097         int idx, field, bit;
2098
2099         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2100         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2101         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2102         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2103         pv_entry_count--;
2104         pc = pv_to_chunk(pv);
2105         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2106         field = idx / 32;
2107         bit = idx % 32;
2108         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2109         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2110                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2111                         /*
2112                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2113                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2114                          */
2115                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2116                             pc)) {
2117                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2118                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2119                                     pc_list);
2120                         }
2121                         return;
2122                 }
2123         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2124         free_pv_chunk(pc);
2125 }
2126
2127 static void
2128 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2129 {
2130         vm_page_t m;
2131
2132         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2133         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2134         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2135         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2136         /* entire chunk is free, return it */
2137         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2138         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2139         vm_page_unwire(m, 0);
2140         vm_page_free(m);
2141         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2142 }
2143
2144 /*
2145  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2146  * when needed.
2147  */
2148 static pv_entry_t
2149 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2150 {
2151         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2152         static struct timeval lastprint;
2153         int bit, field;
2154         pv_entry_t pv;
2155         struct pv_chunk *pc;
2156         vm_page_t m;
2157
2158         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2159         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2160         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2161         pv_entry_count++;
2162         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2163                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2164                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2165                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2166                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2167 retry:
2168         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2169         if (pc != NULL) {
2170                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2171                         if (pc->pc_map[field]) {
2172                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2173                                 break;
2174                         }
2175                 }
2176                 if (field < _NPCM) {
2177                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2178                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2179                         /* If this was the last item, move it to tail */
2180                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2181                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2182                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2183                                         return (pv);    /* not full, return */
2184                                 }
2185                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2186                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2187                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2188                         return (pv);
2189                 }
2190         }
2191         /*
2192          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2193          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2194          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2195          */
2196         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2197             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2198                 if (try) {
2199                         pv_entry_count--;
2200                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2201                         return (NULL);
2202                 }
2203                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2204                 if (m == NULL)
2205                         goto retry;
2206         }
2207         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2208         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2209         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2210         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2211         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2212                 pagezero(pc);
2213         pc->pc_pmap = pmap;
2214         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2215         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2216                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2217         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2218         pv = &pc->pc_pventry[0];
2219         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2220         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2221         return (pv);
2222 }
2223
2224 static __inline pv_entry_t
2225 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2226 {
2227         pv_entry_t pv;
2228
2229         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2230         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2231                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2232                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2233                         break;
2234                 }
2235         }
2236         return (pv);
2237 }
2238
2239 static void
2240 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2241 {
2242         pv_entry_t pv;
2243
2244         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2245         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2246         free_pv_entry(pmap, pv);
2247 }
2248
2249 static void
2250 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2251 {
2252
2253         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2254         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2255         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2256                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2257 }
2258
2259 /*
2260  * Conditionally create a pv entry.
2261  */
2262 static boolean_t
2263 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2264 {
2265         pv_entry_t pv;
2266
2267         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2268         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2269         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
2270             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2271                 pv->pv_va = va;
2272                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2273                 return (TRUE);
2274         } else
2275                 return (FALSE);
2276 }
2277
2278 /*
2279  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2280  */
2281 static int
2282 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2283 {
2284         pt_entry_t oldpte;
2285         vm_page_t m;
2286
2287         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove_pte: pmap=%p *ptq=0x%x va=0x%x",
2288             pmap, (u_long)*ptq, va);
2289
2290         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2291         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2292         oldpte = *ptq;
2293         PT_SET_VA_MA(ptq, 0, TRUE);
2294         KASSERT(oldpte != 0,
2295             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2296         if (oldpte & PG_W)
2297                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2298         /*
2299          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2300          * PG_G.
2301          */
2302         if (oldpte & PG_G)
2303                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2304         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2305         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2306                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(oldpte) & PG_FRAME);
2307                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2308                         vm_page_dirty(m);
2309                 if (oldpte & PG_A)
2310                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2311                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2312         }
2313         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2314 }
2315
2316 /*
2317  * Remove a single page from a process address space
2318  */
2319 static void
2320 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2321 {
2322         pt_entry_t *pte;
2323
2324         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_remove_page: pmap=%p va=0x%x",
2325             pmap, va);
2326
2327         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2328         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2329         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2330         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || (*pte & PG_V) == 0)
2331                 return;
2332         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2333         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2334         if (*PMAP1)
2335                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2336
2337 }
2338
2339 /*
2340  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2341  *
2342  *      It is assumed that the start and end are properly
2343  *      rounded to the page size.
2344  */
2345 void
2346 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2347 {
2348         vm_offset_t pdnxt;
2349         pd_entry_t ptpaddr;
2350         pt_entry_t *pte;
2351         vm_page_t free = NULL;
2352         int anyvalid;
2353
2354         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
2355             pmap, sva, eva);
2356
2357         /*
2358          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2359          */
2360         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2361                 return;
2362
2363         anyvalid = 0;
2364
2365         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2366         sched_pin();
2367         PMAP_LOCK(pmap);
2368
2369         /*
2370          * special handling of removing one page.  a very
2371          * common operation and easy to short circuit some
2372          * code.
2373          */
2374         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) &&
2375             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2376                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2377                 goto out;
2378         }
2379
2380         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2381                 u_int pdirindex;
2382
2383                 /*
2384                  * Calculate index for next page table.
2385                  */
2386                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2387                 if (pdnxt < sva)
2388                         pdnxt = eva;
2389                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2390                         break;
2391
2392                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2393                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2394
2395                 /*
2396                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2397                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2398                  */
2399                 if (ptpaddr == 0)
2400                         continue;
2401
2402                 /*
2403                  * Check for large page.
2404                  */
2405                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2406                         PD_CLEAR_VA(pmap, pdirindex, TRUE);
2407                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2408                         anyvalid = 1;
2409                         continue;
2410                 }
2411
2412                 /*
2413                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2414                  * by the current page table page, or to the end of the
2415                  * range being removed.
2416                  */
2417                 if (pdnxt > eva)
2418                         pdnxt = eva;
2419
2420                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2421                     sva += PAGE_SIZE) {
2422                         if ((*pte & PG_V) == 0)
2423                                 continue;
2424
2425                         /*
2426                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2427                          * by pmap_remove_pte().
2428                          */
2429                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2430                                 anyvalid = 1;
2431                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2432                                 break;
2433                 }
2434         }
2435         PT_UPDATES_FLUSH();
2436         if (*PMAP1)
2437                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2438 out:
2439         if (anyvalid)
2440                 pmap_invalidate_all(pmap);
2441         sched_unpin();
2442         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2443         PMAP_UNLOCK(pmap);
2444         pmap_free_zero_pages(free);
2445 }
2446
2447 /*
2448  *      Routine:        pmap_remove_all
2449  *      Function:
2450  *              Removes this physical page from
2451  *              all physical maps in which it resides.
2452  *              Reflects back modify bits to the pager.
2453  *
2454  *      Notes:
2455  *              Original versions of this routine were very
2456  *              inefficient because they iteratively called
2457  *              pmap_remove (slow...)
2458  */
2459
2460 void
2461 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2462 {
2463         pv_entry_t pv;
2464         pmap_t pmap;
2465         pt_entry_t *pte, tpte;
2466         vm_page_t free;
2467
2468         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2469             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2470         free = NULL;
2471         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2472         sched_pin();
2473         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2474                 pmap = PV_PMAP(pv);
2475                 PMAP_LOCK(pmap);
2476                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2477                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2478                 tpte = *pte;
2479                 PT_SET_VA_MA(pte, 0, TRUE);
2480                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
2481                     pmap, pv->pv_va));
2482                 if (tpte & PG_W)
2483                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2484                 if (tpte & PG_A)
2485                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2486
2487                 /*
2488                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2489                  */
2490                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2491                         vm_page_dirty(m);
2492                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2493                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2494                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2495                 free_pv_entry(pmap, pv);
2496                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2497         }
2498         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2499         PT_UPDATES_FLUSH();
2500         if (*PMAP1)
2501                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2502         sched_unpin();
2503         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2504         pmap_free_zero_pages(free);
2505 }
2506
2507 /*
2508  *      Set the physical protection on the
2509  *      specified range of this map as requested.
2510  */
2511 void
2512 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2513 {
2514         vm_offset_t pdnxt;
2515         pd_entry_t ptpaddr;
2516         pt_entry_t *pte;
2517         int anychanged;
2518
2519         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_protect: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x prot=0x%x",
2520             pmap, sva, eva, prot);
2521
2522         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2523                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2524                 return;
2525         }
2526
2527 #ifdef PAE
2528         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2529             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2530                 return;
2531 #else
2532         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2533                 return;
2534 #endif
2535
2536         anychanged = 0;
2537
2538         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2539         sched_pin();
2540         PMAP_LOCK(pmap);
2541         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2542                 pt_entry_t obits, pbits;
2543                 u_int pdirindex;
2544
2545                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2546                 if (pdnxt < sva)
2547                         pdnxt = eva;
2548
2549                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2550                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2551
2552                 /*
2553                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2554                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2555                  */
2556                 if (ptpaddr == 0)
2557                         continue;
2558
2559                 /*
2560                  * Check for large page.
2561                  */
2562                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2563                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2564                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2565 #ifdef PAE
2566                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2567                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] |= pg_nx;
2568 #endif
2569                         anychanged = 1;
2570                         continue;
2571                 }
2572
2573                 if (pdnxt > eva)
2574                         pdnxt = eva;
2575
2576                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2577                     sva += PAGE_SIZE) {
2578                         vm_page_t m;
2579
2580 retry:
2581                         /*
2582                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2583                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2584                          * significant 32 bits.
2585                          */
2586                         obits = pbits = *pte;
2587                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2588                                 continue;
2589
2590                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2591                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
2592                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
2593                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(pbits) &
2594                                             PG_FRAME);
2595                                         vm_page_dirty(m);
2596                                 }
2597                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2598                         }
2599 #ifdef PAE
2600                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2601                                 pbits |= pg_nx;
2602 #endif
2603
2604                         if (pbits != obits) {
2605                                 obits = *pte;
2606                                 PT_SET_VA_MA(pte, pbits, TRUE);
2607                                 if (*pte != pbits)
2608                                         goto retry;
2609                                 if (obits & PG_G)
2610                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2611                                 else
2612                                         anychanged = 1;
2613                         }
2614                 }
2615         }
2616         PT_UPDATES_FLUSH();
2617         if (*PMAP1)
2618                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2619         if (anychanged)
2620                 pmap_invalidate_all(pmap);
2621         sched_unpin();
2622         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2623         PMAP_UNLOCK(pmap);
2624 }
2625
2626 /*
2627  *      Insert the given physical page (p) at
2628  *      the specified virtual address (v) in the
2629  *      target physical map with the protection requested.
2630  *
2631  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2632  *      that the related pte can not be reclaimed.
2633  *
2634  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2635  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2636  *      insert this page into the given map NOW.
2637  */
2638 int
2639 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2640     u_int flags, int8_t psind __unused)
2641 {
2642         pd_entry_t *pde;
2643         pt_entry_t *pte;
2644         pt_entry_t newpte, origpte;
2645         pv_entry_t pv;
2646         vm_paddr_t opa, pa;
2647         vm_page_t mpte, om;
2648         boolean_t invlva, wired;
2649
2650         CTR5(KTR_PMAP,
2651             "pmap_enter: pmap=%08p va=0x%08x ma=0x%08x prot=0x%x flags=0x%x",
2652             pmap, va, VM_PAGE_TO_MACH(m), prot, flags);
2653         va = trunc_page(va);
2654         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2655         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
2656             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
2657             va));
2658         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2659                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2660
2661         mpte = NULL;
2662         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
2663
2664         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2665         PMAP_LOCK(pmap);
2666         sched_pin();
2667
2668         /*
2669          * In the case that a page table page is not
2670          * resident, we are creating it here.
2671          */
2672         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2673                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2674                 if (mpte == NULL) {
2675                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2676                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2677                         sched_unpin();
2678                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2679                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2680                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2681                 }
2682         }
2683
2684         pde = pmap_pde(pmap, va);
2685         if ((*pde & PG_PS) != 0)
2686                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2687         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2688
2689         /*
2690          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2691          */
2692         if (pte == NULL) {
2693                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
2694                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT], va);
2695         }
2696
2697         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2698         om = NULL;
2699         opa = origpte = 0;
2700
2701 #if 0
2702         KASSERT((*pte & PG_V) || (*pte == 0), ("address set but not valid pte=%p *pte=0x%016jx",
2703                 pte, *pte));
2704 #endif
2705         origpte = *pte;
2706         if (origpte)
2707                 origpte = xpmap_mtop(origpte);
2708         opa = origpte & PG_FRAME;
2709
2710         /*
2711          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2712          */
2713         if (origpte && (opa == pa)) {
2714                 /*
2715                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2716                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2717                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2718                  * the PT page will be also.
2719                  */
2720                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2721                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2722                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2723                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2724
2725                 /*
2726                  * Remove extra pte reference
2727                  */
2728                 if (mpte)
2729                         mpte->wire_count--;
2730
2731                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2732                         om = m;
2733                         pa |= PG_MANAGED;
2734                 }
2735                 goto validate;
2736         }
2737
2738         pv = NULL;
2739
2740         /*
2741          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2742          * handle validating new mapping.
2743          */
2744         if (opa) {
2745                 if (origpte & PG_W)
2746                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2747                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2748                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2749                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2750                 } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2751                         printf("va=0x%x is unmanaged :-( \n", va);
2752
2753                 if (mpte != NULL) {
2754                         mpte->wire_count--;
2755                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2756                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2757                              " va: 0x%x", va));
2758                 }
2759         } else
2760                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2761
2762         /*
2763          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2764          */
2765         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2766                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2767                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2768                 if (pv == NULL)
2769                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2770                 pv->pv_va = va;
2771                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2772                 pa |= PG_MANAGED;
2773         } else if (pv != NULL)
2774                 free_pv_entry(pmap, pv);
2775
2776         /*
2777          * Increment counters
2778          */
2779         if (wired)
2780                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2781
2782 validate:
2783         /*
2784          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2785          */
2786         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2787         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
2788                 newpte |= PG_RW;
2789                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
2790                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2791         }
2792 #ifdef PAE
2793         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2794                 newpte |= pg_nx;
2795 #endif
2796         if (wired)
2797                 newpte |= PG_W;
2798         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2799                 newpte |= PG_U;
2800         if (pmap == kernel_pmap)
2801                 newpte |= pgeflag;
2802
2803         critical_enter();
2804         /*
2805          * if the mapping or permission bits are different, we need
2806          * to update the pte.
2807          */
2808         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2809                 if (origpte) {
2810                         invlva = FALSE;
2811                         origpte = *pte;
2812                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2813                         if (origpte & PG_A) {
2814                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2815                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2816                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
2817                                         invlva = TRUE;
2818 #ifdef PAE
2819                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
2820                                     (newpte & PG_NX) != 0)
2821                                         invlva = TRUE;
2822 #endif
2823                         }
2824                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2825                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2826                                         vm_page_dirty(om);
2827                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2828                                         invlva = TRUE;
2829                         }
2830                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
2831                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2832                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2833                         if (invlva)
2834                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2835                 } else{
2836                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2837                 }
2838
2839         }
2840         PT_UPDATES_FLUSH();
2841         critical_exit();
2842         if (*PMAP1)
2843                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2844         sched_unpin();
2845         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2846         PMAP_UNLOCK(pmap);
2847         return (KERN_SUCCESS);
2848 }
2849
2850 /*
2851  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2852  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2853  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2854  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2855  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2856  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2857  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2858  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2859  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2860  * corresponding offset from m_start are mapped.
2861  */
2862 void
2863 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2864     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2865 {
2866         vm_page_t m, mpte;
2867         vm_pindex_t diff, psize;
2868         multicall_entry_t mcl[16];
2869         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2870         int error, count = 0;
2871
2872         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2873
2874         psize = atop(end - start);
2875         mpte = NULL;
2876         m = m_start;
2877         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2878         PMAP_LOCK(pmap);
2879         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2880                 mpte = pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, start + ptoa(diff), m,
2881                     prot, mpte);
2882                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2883                 if (count == 16) {
2884                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2885                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2886                         mclp = mcl;
2887                         count = 0;
2888                 }
2889         }
2890         if (count) {
2891                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2892                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2893         }
2894         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2895         PMAP_UNLOCK(pmap);
2896 }
2897
2898 /*
2899  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2900  * 1. Current pmap & pmap exists.
2901  * 2. Not wired.
2902  * 3. Read access.
2903  * 4. No page table pages.
2904  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2905  */
2906
2907 void
2908 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2909 {
2910         multicall_entry_t mcl, *mclp;
2911         int count = 0;
2912         mclp = &mcl;
2913
2914         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick: pmap=%p va=0x%x m=%p prot=0x%x",
2915             pmap, va, m, prot);
2916
2917         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2918         PMAP_LOCK(pmap);
2919         (void)pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, va, m, prot, NULL);
2920         if (count)
2921                 HYPERVISOR_multicall(&mcl, count);
2922         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2923         PMAP_UNLOCK(pmap);
2924 }
2925
2926 #ifdef notyet
2927 void
2928 pmap_enter_quick_range(pmap_t pmap, vm_offset_t *addrs, vm_page_t *pages, vm_prot_t *prots, int count)
2929 {
2930         int i, error, index = 0;
2931         multicall_entry_t mcl[16];
2932         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2933
2934         PMAP_LOCK(pmap);
2935         for (i = 0; i < count; i++, addrs++, pages++, prots++) {
2936                 if (!pmap_is_prefaultable_locked(pmap, *addrs))
2937                         continue;
2938
2939                 (void) pmap_enter_quick_locked(&mclp, &index, pmap, *addrs, *pages, *prots, NULL);
2940                 if (index == 16) {
2941                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2942                         mclp = mcl;
2943                         index = 0;
2944                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2945                 }
2946         }
2947         if (index) {
2948                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2949                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2950         }
2951
2952         PMAP_UNLOCK(pmap);
2953 }
2954 #endif
2955
2956 static vm_page_t
2957 pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mclpp, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2958     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2959 {
2960         pt_entry_t *pte;
2961         vm_paddr_t pa;
2962         vm_page_t free;
2963         multicall_entry_t *mcl = *mclpp;
2964
2965         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2966             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2967             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2968         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2969         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2970
2971         /*
2972          * In the case that a page table page is not
2973          * resident, we are creating it here.
2974          */
2975         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2976                 u_int ptepindex;
2977                 pd_entry_t ptema;
2978
2979                 /*
2980                  * Calculate pagetable page index
2981                  */
2982                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2983                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2984                         mpte->wire_count++;
2985                 } else {
2986                         /*
2987                          * Get the page directory entry
2988                          */
2989                         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2990
2991                         /*
2992                          * If the page table page is mapped, we just increment
2993                          * the hold count, and activate it.
2994                          */
2995                         if (ptema & PG_V) {
2996                                 if (ptema & PG_PS)
2997                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2998                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
2999                                 mpte->wire_count++;
3000                         } else {
3001                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3002                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3003                                 if (mpte == NULL)
3004                                         return (mpte);
3005                         }
3006                 }
3007         } else {
3008                 mpte = NULL;
3009         }
3010
3011         /*
3012          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3013          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3014          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3015          * But that isn't as quick as vtopte.
3016          */
3017         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("entering pages in non-current pmap"));
3018         pte = vtopte(va);
3019         if (*pte & PG_V) {
3020                 if (mpte != NULL) {
3021                         mpte->wire_count--;
3022                         mpte = NULL;
3023                 }
3024                 return (mpte);
3025         }
3026
3027         /*
3028          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3029          */
3030         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3031             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3032                 if (mpte != NULL) {
3033                         free = NULL;
3034                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3035                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3036                                 pmap_free_zero_pages(free);
3037                         }
3038
3039                         mpte = NULL;
3040                 }
3041                 return (mpte);
3042         }
3043
3044         /*
3045          * Increment counters
3046          */
3047         pmap->pm_stats.resident_count++;
3048
3049         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3050 #ifdef PAE
3051         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3052                 pa |= pg_nx;
3053 #endif
3054
3055 #if 0
3056         /*
3057          * Now validate mapping with RO protection
3058          */
3059         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3060                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3061         else
3062                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3063 #else
3064         /*
3065          * Now validate mapping with RO protection
3066          */
3067         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3068                 pa =    xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U);
3069         else
3070                 pa = xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3071
3072         mcl->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
3073         mcl->args[0] = va;
3074         mcl->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
3075         mcl->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
3076         mcl->args[3] = 0;
3077         *mclpp = mcl + 1;
3078         *count = *count + 1;
3079 #endif
3080         return (mpte);
3081 }
3082
3083 /*
3084  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3085  * to be used for panic dumps.
3086  */
3087 void *
3088 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3089 {
3090         vm_offset_t va;
3091         vm_paddr_t ma = xpmap_ptom(pa);
3092
3093         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3094         PT_SET_MA(va, (ma & ~PAGE_MASK) | PG_V | pgeflag);
3095         invlpg(va);
3096         return ((void *)crashdumpmap);
3097 }
3098
3099 /*
3100  * This code maps large physical mmap regions into the
3101  * processor address space.  Note that some shortcuts
3102  * are taken, but the code works.
3103  */
3104 void
3105 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3106     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3107 {
3108         pd_entry_t *pde;
3109         vm_paddr_t pa, ptepa;
3110         vm_page_t p;
3111         int pat_mode;
3112
3113         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3114         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3115             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3116         if (pseflag &&
3117             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3118                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3119                         return;
3120                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3121                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3122                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3123                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3124
3125                 /*
3126                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3127                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3128                  */
3129                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3130                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3131                         return;
3132
3133                 /*
3134                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3135                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3136                  * memory attributes.
3137                  */
3138                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3139                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3140                     pa += PAGE_SIZE) {
3141                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3142                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3143                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3144                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3145                                 return;
3146                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3147                 }
3148
3149                 /*
3150                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3151                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3152                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3153                  */
3154                 PMAP_LOCK(pmap);
3155                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3156                     size; pa += NBPDR) {
3157                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3158                         if (*pde == 0) {
3159                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3160                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3161                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3162                                     PAGE_SIZE;
3163                                 pmap_pde_mappings++;
3164                         }
3165                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3166                         addr += NBPDR;
3167                 }
3168                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3169         }
3170 }
3171
3172 /*
3173  *      Routine:        pmap_change_wiring
3174  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3175  *                      pair.
3176  *      In/out conditions:
3177  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3178  */
3179 void
3180 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3181 {
3182         pt_entry_t *pte;
3183
3184         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3185         PMAP_LOCK(pmap);
3186         pte = pmap_pte(pmap, va);
3187
3188         if (wired && !pmap_pte_w(pte)) {
3189                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) | PG_W, TRUE);
3190                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3191         } else if (!wired && pmap_pte_w(pte)) {
3192                 PT_SET_VA_MA((pte), *(pte) & ~PG_W, TRUE);
3193                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3194         }
3195
3196         /*
3197          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3198          * invalidate TLB.
3199          */
3200         pmap_pte_release(pte);
3201         PMAP_UNLOCK(pmap);
3202         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3203 }
3204
3205
3206
3207 /*
3208  *      Copy the range specified by src_addr/len
3209  *      from the source map to the range dst_addr/len
3210  *      in the destination map.
3211  *
3212  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3213  */
3214
3215 void
3216 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3217     vm_offset_t src_addr)
3218 {
3219         vm_page_t   free;
3220         vm_offset_t addr;
3221         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3222         vm_offset_t pdnxt;
3223
3224         if (dst_addr != src_addr)
3225                 return;
3226
3227         if (!pmap_is_current(src_pmap)) {
3228                 CTR2(KTR_PMAP,
3229                     "pmap_copy, skipping: pdir[PTDPTDI]=0x%jx PTDpde[0]=0x%jx",
3230                     (src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME), (PTDpde[0] & PG_FRAME));
3231
3232                 return;
3233         }
3234         CTR5(KTR_PMAP, "pmap_copy:  dst_pmap=%p src_pmap=%p dst_addr=0x%x len=%d src_addr=0x%x",
3235             dst_pmap, src_pmap, dst_addr, len, src_addr);
3236
3237 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
3238         mtx_lock(&createdelete_lock);
3239 #endif
3240
3241         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3242         if (dst_pmap < src_pmap) {
3243                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3244                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3245         } else {
3246                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3247                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3248         }
3249         sched_pin();
3250         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3251                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3252                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3253                 pd_entry_t srcptepaddr;
3254                 u_int ptepindex;
3255
3256                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3257                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3258
3259                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3260                 if (pdnxt < addr)
3261                         pdnxt = end_addr;
3262                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3263
3264                 srcptepaddr = PT_GET(&src_pmap->pm_pdir[ptepindex]);
3265                 if (srcptepaddr == 0)
3266                         continue;
3267
3268                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3269                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3270                                 PD_SET_VA(dst_pmap, ptepindex, srcptepaddr & ~PG_W, TRUE);
3271                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3272                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3273                         }
3274                         continue;
3275                 }
3276
3277                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3278                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3279                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3280
3281                 if (pdnxt > end_addr)
3282                         pdnxt = end_addr;
3283
3284                 src_pte = vtopte(addr);
3285                 while (addr < pdnxt) {
3286                         pt_entry_t ptetemp;
3287                         ptetemp = *src_pte;
3288                         /*
3289                          * we only virtual copy managed pages
3290                          */
3291                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3292                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3293                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3294                                 if (dstmpte == NULL)
3295                                         goto out;
3296                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3297                                 if (*dst_pte == 0 &&
3298                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3299                                     PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptetemp) & PG_FRAME))) {
3300                                         /*
3301                                          * Clear the wired, modified, and
3302                                          * accessed (referenced) bits
3303                                          * during the copy.
3304                                          */
3305                                         KASSERT(ptetemp != 0, ("src_pte not set"));
3306                                         PT_SET_VA_MA(dst_pte, ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A), TRUE /* XXX debug */);
3307                                         KASSERT(*dst_pte == (ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A)),
3308                                             ("no pmap copy expected: 0x%jx saw: 0x%jx",
3309                                                 ptetemp &  ~(PG_W | PG_M | PG_A), *dst_pte));
3310                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3311                                 } else {
3312                                         free = NULL;
3313                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
3314                                             &free)) {
3315                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3316                                                     addr);
3317                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3318                                         }
3319                                         goto out;
3320                                 }
3321                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3322                                         break;
3323                         }
3324                         addr += PAGE_SIZE;
3325                         src_pte++;
3326                 }
3327         }
3328 out:
3329         PT_UPDATES_FLUSH();
3330         sched_unpin();
3331         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3332         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3333         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3334
3335 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
3336         mtx_unlock(&createdelete_lock);
3337 #endif
3338 }
3339
3340 static __inline void
3341 pagezero(void *page)
3342 {
3343 #if defined(I686_CPU)
3344         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3345 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3346                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3347                         sse2_pagezero(page);
3348                 else
3349 #endif
3350                         i686_pagezero(page);
3351         } else
3352 #endif
3353                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3354 }
3355
3356 /*
3357  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3358  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3359  */
3360 void
3361 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3362 {
3363         struct sysmaps *sysmaps;
3364
3365         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3366         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3367         if (*sysmaps->CMAP2)
3368                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3369         sched_pin();
3370         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3371         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3372         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3373         sched_unpin();
3374         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3375 }
3376
3377 /*
3378  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3379  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3380  *
3381  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3382  */
3383 void
3384 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3385 {
3386         struct sysmaps *sysmaps;
3387
3388         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3389         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3390         if (*sysmaps->CMAP2)
3391                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3392         sched_pin();
3393         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3394
3395         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3396                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3397         else
3398                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3399         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3400         sched_unpin();
3401         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3402 }
3403
3404 /*
3405  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping
3406  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3407  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3408  *      outside of Giant.
3409  */
3410 void
3411 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3412 {
3413
3414         if (*CMAP3)
3415                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
3416         sched_pin();
3417         PT_SET_MA(CADDR3, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3418         pagezero(CADDR3);
3419         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
3420         sched_unpin();
3421 }
3422
3423 /*
3424  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3425  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3426  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3427  *      time.
3428  */
3429 void
3430 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3431 {
3432         struct sysmaps *sysmaps;
3433
3434         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3435         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3436         if (*sysmaps->CMAP1)
3437                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3438         if (*sysmaps->CMAP2)
3439                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3440         sched_pin();
3441         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | VM_PAGE_TO_MACH(src) | PG_A);
3442         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(dst) | PG_A | PG_M);
3443         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3444         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3445         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3446         sched_unpin();
3447         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3448 }
3449
3450 int unmapped_buf_allowed = 1;
3451
3452 void
3453 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3454     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3455 {
3456         struct sysmaps *sysmaps;
3457         vm_page_t a_pg, b_pg;
3458         char *a_cp, *b_cp;
3459         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3460         int cnt;
3461
3462         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3463         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3464         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
3465                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
3466         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
3467                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
3468         sched_pin();
3469         while (xfersize > 0) {
3470                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3471                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3472                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3473                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3474                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3475                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3476                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | VM_PAGE_TO_MACH(a_pg) | PG_A);
3477                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW |
3478                     VM_PAGE_TO_MACH(b_pg) | PG_A | PG_M);
3479                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
3480                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
3481                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3482                 a_offset += cnt;
3483                 b_offset += cnt;
3484                 xfersize -= cnt;
3485         }
3486         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3487         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3488         sched_unpin();
3489         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3494  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3495  * be changed upwards or downwards in the future; it
3496  * is only necessary that true be returned for a small
3497  * subset of pmaps for proper page aging.
3498  */
3499 boolean_t
3500 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3501 {
3502         pv_entry_t pv;
3503         int loops = 0;
3504         boolean_t rv;
3505
3506         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3507             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3508         rv = FALSE;
3509         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3510         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3511                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3512                         rv = TRUE;
3513                         break;
3514                 }
3515                 loops++;
3516                 if (loops >= 16)
3517                         break;
3518         }
3519         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3520         return (rv);
3521 }
3522
3523 /*
3524  *      pmap_page_wired_mappings:
3525  *
3526  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3527  *      that are wired.
3528  */
3529 int
3530 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3531 {
3532         pv_entry_t pv;
3533         pt_entry_t *pte;
3534         pmap_t pmap;
3535         int count;
3536
3537         count = 0;
3538         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3539                 return (count);
3540         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3541         sched_pin();
3542         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3543                 pmap = PV_PMAP(pv);
3544                 PMAP_LOCK(pmap);
3545                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3546                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3547                         count++;
3548                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3549         }
3550         sched_unpin();
3551         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3552         return (count);
3553 }
3554
3555 /*
3556  * Returns TRUE if the given page is mapped.  Otherwise, returns FALSE.
3557  */
3558 boolean_t
3559 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3560 {
3561
3562         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3563                 return (FALSE);
3564         return (!TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list));
3565 }
3566
3567 /*
3568  * Remove all pages from specified address space
3569  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3570  * is special cased for current process only, but
3571  * can have the more generic (and slightly slower)
3572  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3573  * in the case of running down an entire address space.
3574  */
3575 void
3576 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3577 {
3578         pt_entry_t *pte, tpte;
3579         vm_page_t m, free = NULL;
3580         pv_entry_t pv;
3581         struct pv_chunk *pc, *npc;
3582         int field, idx;
3583         int32_t bit;
3584         uint32_t inuse, bitmask;
3585         int allfree;
3586
3587         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_remove_pages: pmap=%p", pmap);
3588
3589         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
3590                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3591                 return;
3592         }
3593         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3594         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("removing pages from non-current pmap"));
3595         PMAP_LOCK(pmap);
3596         sched_pin();
3597         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3598                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
3599                     pc->pc_pmap));
3600                 allfree = 1;
3601                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3602                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3603                         while (inuse != 0) {
3604                                 bit = bsfl(inuse);
3605                                 bitmask = 1UL << bit;
3606                                 idx = field * 32 + bit;
3607                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3608                                 inuse &= ~bitmask;
3609
3610                                 pte = vtopte(pv->pv_va);
3611                                 tpte = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
3612
3613                                 if (tpte == 0) {
3614                                         printf(
3615                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
3616                                             pte, pv->pv_va);
3617                                         panic("bad pte");
3618                                 }
3619
3620 /*
3621  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3622  */
3623                                 if (tpte & PG_W) {
3624                                         allfree = 0;
3625                                         continue;
3626                                 }
3627
3628                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3629                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
3630                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3631                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3632                                     (uintmax_t)tpte));
3633
3634                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3635                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
3636                                         (uintmax_t)tpte));
3637
3638
3639                                 PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
3640
3641                                 /*
3642                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3643                                  */
3644                                 if (tpte & PG_M)
3645                                         vm_page_dirty(m);
3646
3647                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3648                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3649                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3650
3651                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3652
3653                                 /* Mark free */
3654                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
3655                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
3656                                 pv_entry_count--;
3657                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3658                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3659                         }
3660                 }
3661                 PT_UPDATES_FLUSH();
3662                 if (allfree) {
3663                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3664                         free_pv_chunk(pc);
3665                 }
3666         }
3667         PT_UPDATES_FLUSH();
3668         if (*PMAP1)
3669                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3670
3671         sched_unpin();
3672         pmap_invalidate_all(pmap);
3673         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3674         PMAP_UNLOCK(pmap);
3675         pmap_free_zero_pages(free);
3676 }
3677
3678 /*
3679  *      pmap_is_modified:
3680  *
3681  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3682  *      in any physical maps.
3683  */
3684 boolean_t
3685 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3686 {
3687         pv_entry_t pv;
3688         pt_entry_t *pte;
3689         pmap_t pmap;
3690         boolean_t rv;
3691
3692         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3693             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3694         rv = FALSE;
3695
3696         /*
3697          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3698          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3699          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3700          */
3701         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3702         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3703                 return (rv);
3704         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3705         sched_pin();
3706         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3707                 pmap = PV_PMAP(pv);
3708                 PMAP_LOCK(pmap);
3709                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3710                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
3711                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3712                 if (rv)
3713                         break;
3714         }
3715         if (*PMAP1)
3716                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3717         sched_unpin();
3718         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3719         return (rv);
3720 }
3721
3722 /*
3723  *      pmap_is_prefaultable:
3724  *
3725  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3726  *      for prefault.
3727  */
3728 static boolean_t
3729 pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3730 {
3731         pt_entry_t *pte;
3732         boolean_t rv = FALSE;
3733
3734         return (rv);
3735
3736         if (pmap_is_current(pmap) && *pmap_pde(pmap, addr)) {
3737                 pte = vtopte(addr);
3738                 rv = (*pte == 0);
3739         }
3740         return (rv);
3741 }
3742
3743 boolean_t
3744 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3745 {
3746         boolean_t rv;
3747
3748         PMAP_LOCK(pmap);
3749         rv = pmap_is_prefaultable_locked(pmap, addr);
3750         PMAP_UNLOCK(pmap);
3751         return (rv);
3752 }
3753
3754 boolean_t
3755 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3756 {
3757         pv_entry_t pv;
3758         pt_entry_t *pte;
3759         pmap_t pmap;
3760         boolean_t rv;
3761
3762         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3763             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3764         rv = FALSE;
3765         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3766         sched_pin();
3767         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3768                 pmap = PV_PMAP(pv);
3769                 PMAP_LOCK(pmap);
3770                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3771                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
3772                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3773                 if (rv)
3774                         break;
3775         }
3776         if (*PMAP1)
3777                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3778         sched_unpin();
3779         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3780         return (rv);
3781 }
3782
3783 void
3784 pmap_map_readonly(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3785 {
3786         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3787         for (i = 0; i < npages; i++) {
3788                 pt_entry_t *pte;
3789                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3790                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3791                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte & ~(PG_RW|PG_M)));
3792                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3793                 PMAP_MARK_PRIV(xpmap_mtop(*pte));
3794                 pmap_pte_release(pte);
3795         }
3796 }
3797
3798 void
3799 pmap_map_readwrite(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3800 {
3801         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3802         for (i = 0; i < npages; i++) {
3803                 pt_entry_t *pte;
3804                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3805                 PMAP_MARK_UNPRIV(xpmap_mtop(*pte));
3806                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3807                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte) | (PG_RW|PG_M));
3808                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3809                 pmap_pte_release(pte);
3810         }
3811 }
3812
3813 /*
3814  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3815  */
3816 void
3817 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3818 {
3819         pv_entry_t pv;
3820         pmap_t pmap;
3821         pt_entry_t oldpte, *pte;
3822
3823         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3824             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3825
3826         /*
3827          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3828          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3829          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3830          */
3831         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3832         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3833                 return;
3834         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3835         sched_pin();
3836         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3837                 pmap = PV_PMAP(pv);
3838                 PMAP_LOCK(pmap);
3839                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3840 retry:
3841                 oldpte = *pte;
3842                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
3843                         vm_paddr_t newpte = oldpte & ~(PG_RW | PG_M);
3844
3845                         /*
3846                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3847                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
3848                          * significant 32 bits.
3849                          */
3850                         PT_SET_VA_MA(pte, newpte, TRUE);
3851                         if (*pte != newpte)
3852                                 goto retry;
3853
3854                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
3855                                 vm_page_dirty(m);
3856                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3857                 }
3858                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3859         }
3860         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3861         PT_UPDATES_FLUSH();
3862         if (*PMAP1)
3863                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3864         sched_unpin();
3865         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3866 }
3867
3868 /*
3869  *      pmap_ts_referenced:
3870  *
3871  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3872  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3873  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3874  *      reference bits set.
3875  *
3876  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3877  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3878  *      optimal aging of shared pages.
3879  */
3880 int
3881 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3882 {
3883         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3884         pmap_t pmap;
3885         pt_entry_t *pte;
3886         int rtval = 0;
3887
3888         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3889             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3890         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3891         sched_pin();
3892         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3893                 pvf = pv;
3894                 do {
3895                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_next);
3896                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3897                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3898                         pmap = PV_PMAP(pv);
3899                         PMAP_LOCK(pmap);
3900                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3901                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
3902                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, FALSE);
3903                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3904                                 rtval++;
3905                                 if (rtval > 4)
3906                                         pvn = NULL;
3907                         }
3908                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3909                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3910         }
3911         PT_UPDATES_FLUSH();
3912         if (*PMAP1)
3913                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3914         sched_unpin();
3915         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3916         return (rtval);
3917 }
3918
3919 /*
3920  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3921  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3922  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3923  */
3924 void
3925 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3926 {
3927         pd_entry_t oldpde;
3928         pt_entry_t *pte;
3929         vm_offset_t pdnxt;
3930         vm_page_t m;
3931         boolean_t anychanged;
3932
3933         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3934                 return;
3935         anychanged = FALSE;
3936         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3937         sched_pin();
3938         PMAP_LOCK(pmap);
3939         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3940                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3941                 if (pdnxt < sva)
3942                         pdnxt = eva;
3943                 oldpde = pmap->pm_pdir[sva >> PDRSHIFT];
3944                 if ((oldpde & (PG_PS | PG_V)) != PG_V)
3945                         continue;
3946                 if (pdnxt > eva)
3947                         pdnxt = eva;
3948                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3949                     sva += PAGE_SIZE) {
3950                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
3951                             PG_V))
3952                                 continue;
3953                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3954                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3955                                         /*
3956                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3957                                          * can be avoided by making the page
3958                                          * dirty now.
3959                                          */
3960                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(*pte) &
3961                                             PG_FRAME);
3962                                         vm_page_dirty(m);
3963                                 }
3964                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~(PG_M | PG_A), TRUE);
3965                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
3966                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, TRUE);
3967                         else
3968                                 continue;
3969                         if ((*pte & PG_G) != 0)
3970                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3971                         else
3972                                 anychanged = TRUE;
3973                 }
3974         }
3975         PT_UPDATES_FLUSH();
3976         if (*PMAP1)
3977                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
3978         if (anychanged)
3979                 pmap_invalidate_all(pmap);
3980         sched_unpin();
3981         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3982         PMAP_UNLOCK(pmap);
3983 }
3984
3985 /*
3986  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3987  */
3988 void
3989 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3990 {
3991         pv_entry_t pv;
3992         pmap_t pmap;
3993         pt_entry_t *pte;
3994
3995         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3996             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
3997         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3998         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
3999             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4000
4001         /*
4002          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4003          * If the object containing the page is locked and the page is not
4004          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4005          */
4006         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4007                 return;
4008         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4009         sched_pin();
4010         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4011                 pmap = PV_PMAP(pv);
4012                 PMAP_LOCK(pmap);
4013                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4014                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4015                         /*
4016                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4017                          * in size, PG_M is among the least significant
4018                          * 32 bits.
4019                          */
4020                         PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_M, FALSE);
4021                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4022                 }
4023                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4024         }
4025         sched_unpin();
4026         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4027 }
4028
4029 /*
4030  * Miscellaneous support routines follow
4031  */
4032
4033 /*
4034  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4035  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4036  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4037  * NOT real memory.
4038  */
4039 void *
4040 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4041 {
4042         vm_offset_t va, offset;
4043         vm_size_t tmpsize;
4044
4045         offset = pa & PAGE_MASK;
4046         size = round_page(offset + size);
4047         pa = pa & PG_FRAME;
4048
4049         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4050                 va = KERNBASE + pa;
4051         else
4052                 va = kva_alloc(size);
4053         if (!va)
4054                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4055
4056         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4057                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4058         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4059         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4060         return ((void *)(va + offset));
4061 }
4062
4063 void *
4064 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4065 {
4066
4067         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4068 }
4069
4070 void *
4071 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4072 {
4073
4074         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4075 }
4076
4077 void
4078 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4079 {
4080         vm_offset_t base, offset;
4081
4082         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4083                 return;
4084         base = trunc_page(va);
4085         offset = va & PAGE_MASK;
4086         size = round_page(offset + size);
4087         kva_free(base, size);
4088 }
4089
4090 /*
4091  * Sets the memory attribute for the specified page.
4092  */
4093 void
4094 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4095 {
4096
4097         m->md.pat_mode = ma;
4098         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4099                 return;
4100
4101         /*
4102          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4103          * See pmap_invalidate_cache_range().
4104          *
4105          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4106          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4107          * flushes the cache.
4108          */
4109         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4110                 return;
4111
4112         /*
4113          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4114          * support self snoop, map the page transient and do
4115          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4116          * pmap_invalidate_cache_range().
4117          */
4118         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
4119                 pmap_flush_page(m);
4120 }
4121
4122 static void
4123 pmap_flush_page(vm_page_t m)
4124 {
4125         struct sysmaps *sysmaps;
4126         vm_offset_t sva, eva;
4127
4128         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
4129                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4130                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4131                 if (*sysmaps->CMAP2)
4132                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
4133                 sched_pin();
4134                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW |
4135                     VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M |
4136                     pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0));
4137                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4138                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4139                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4140
4141                 /*
4142                  * Use mfence despite the ordering implied by
4143                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
4144                  * to be ordered by any other instruction.
4145                  */
4146                 mfence();
4147                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
4148                         clflush(sva);
4149                 mfence();
4150                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
4151                 sched_unpin();
4152                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4153         } else
4154                 pmap_invalidate_cache();
4155 }
4156
4157 /*
4158  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4159  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4160  * completely contained within either the kernel map.
4161  *
4162  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4163  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4164  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4165  * there was insufficient memory available to complete the change.
4166  */
4167 int
4168 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4169 {
4170         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4171         pt_entry_t *pte;
4172         u_int opte, npte;
4173         pd_entry_t *pde;
4174         boolean_t changed;
4175
4176         base = trunc_page(va);
4177         offset = va & PAGE_MASK;
4178         size = round_page(offset + size);
4179
4180         /* Only supported on kernel virtual addresses. */
4181         if (base <= VM_MAXUSER_ADDRESS)
4182                 return (EINVAL);
4183
4184         /* 4MB pages and pages that aren't mapped aren't supported. */
4185         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE) {
4186                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4187                 if (*pde & PG_PS)
4188                         return (EINVAL);
4189                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4190                         return (EINVAL);
4191                 pte = vtopte(va);
4192                 if ((*pte & PG_V) == 0)
4193                         return (EINVAL);
4194         }
4195
4196         changed = FALSE;
4197
4198         /*
4199          * Ok, all the pages exist and are 4k, so run through them updating
4200          * their cache mode.
4201          */
4202         for (tmpva = base; size > 0; ) {
4203                 pte = vtopte(tmpva);
4204
4205                 /*
4206                  * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4207                  * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4208                  */
4209                 do {
4210                         opte = *(u_int *)pte;
4211                         npte = opte & ~(PG_PTE_PAT | PG_NC_PCD | PG_NC_PWT);
4212                         npte |= pmap_cache_bits(mode, 0);
4213                         PT_SET_VA_MA(pte, npte, TRUE);
4214                 } while (npte != opte && (*pte != npte));
4215                 if (npte != opte)
4216                         changed = TRUE;
4217                 tmpva += PAGE_SIZE;
4218                 size -= PAGE_SIZE;
4219         }
4220
4221         /*
4222          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4223          * shouldn't be, etc.
4224          */
4225         if (changed) {
4226                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4227                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4228         }
4229         return (0);
4230 }
4231
4232 /*
4233  * perform the pmap work for mincore
4234  */
4235 int
4236 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4237 {
4238         pt_entry_t *ptep, pte;
4239         vm_paddr_t pa;
4240         int val;
4241
4242         PMAP_LOCK(pmap);
4243 retry:
4244         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4245         pte = (ptep != NULL) ? PT_GET(ptep) : 0;
4246         pmap_pte_release(ptep);
4247         val = 0;
4248         if ((pte & PG_V) != 0) {
4249                 val |= MINCORE_INCORE;
4250                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4251                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4252                 if ((pte & PG_A) != 0)
4253                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4254         }
4255         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4256             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
4257             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
4258                 pa = pte & PG_FRAME;
4259                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4260                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4261                         goto retry;
4262         } else
4263                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4264         PMAP_UNLOCK(pmap);
4265         return (val);
4266 }
4267
4268 void
4269 pmap_activate(struct thread *td)
4270 {
4271         pmap_t  pmap, oldpmap;
4272         u_int   cpuid;
4273         u_int32_t  cr3;
4274
4275         critical_enter();
4276         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4277         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4278         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
4279 #if defined(SMP)
4280         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
4281         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
4282 #else
4283         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
4284         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
4285 #endif
4286 #ifdef PAE
4287         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4288 #else
4289         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4290 #endif
4291         /*
4292          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4293          */
4294         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4295         PT_UPDATES_FLUSH();
4296         load_cr3(cr3);
4297         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4298         critical_exit();
4299 }
4300
4301 void
4302 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4303 {
4304 }
4305
4306 /*
4307  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4308  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4309  */
4310 void
4311 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4312     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4313 {
4314         vm_offset_t superpage_offset;
4315
4316         if (size < NBPDR)
4317                 return;
4318         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4319                 offset += ptoa(object->pg_color);
4320         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4321         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4322             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4323                 return;
4324         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4325                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4326         else
4327                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4328 }
4329
4330 void
4331 pmap_suspend()
4332 {
4333         pmap_t pmap;
4334         int i, pdir, offset;
4335         vm_paddr_t pdirma;
4336         mmu_update_t mu[4];
4337
4338         /*
4339          * We need to remove the recursive mapping structure from all
4340          * our pmaps so that Xen doesn't get confused when it restores
4341          * the page tables. The recursive map lives at page directory
4342          * index PTDPTDI. We assume that the suspend code has stopped
4343          * the other vcpus (if any).
4344          */
4345         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
4346                 for (i = 0; i < 4; i++) {
4347                         /*
4348                          * Figure out which page directory (L2) page
4349                          * contains this bit of the recursive map and
4350                          * the offset within that page of the map
4351                          * entry
4352                          */
4353                         pdir = (PTDPTDI + i) / NPDEPG;
4354                         offset = (PTDPTDI + i) % NPDEPG;
4355                         pdirma = pmap->pm_pdpt[pdir] & PG_FRAME;
4356                         mu[i].ptr = pdirma + offset * sizeof(pd_entry_t);
4357                         mu[i].val = 0;
4358                 }
4359                 HYPERVISOR_mmu_update(mu, 4, NULL, DOMID_SELF);
4360         }
4361 }
4362
4363 void
4364 pmap_resume()
4365 {
4366         pmap_t pmap;
4367         int i, pdir, offset;
4368         vm_paddr_t pdirma;
4369         mmu_update_t mu[4];
4370
4371         /*
4372          * Restore the recursive map that we removed on suspend.
4373          */
4374         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
4375                 for (i = 0; i < 4; i++) {
4376                         /*
4377                          * Figure out which page directory (L2) page
4378                          * contains this bit of the recursive map and
4379                          * the offset within that page of the map
4380                          * entry
4381                          */
4382                         pdir = (PTDPTDI + i) / NPDEPG;
4383                         offset = (PTDPTDI + i) % NPDEPG;
4384                         pdirma = pmap->pm_pdpt[pdir] & PG_FRAME;
4385                         mu[i].ptr = pdirma + offset * sizeof(pd_entry_t);
4386                         mu[i].val = (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME) | PG_V;
4387                 }
4388                 HYPERVISOR_mmu_update(mu, 4, NULL, DOMID_SELF);
4389         }
4390 }
4391
4392 #if defined(PMAP_DEBUG)
4393 pmap_pid_dump(int pid)
4394 {
4395         pmap_t pmap;
4396         struct proc *p;
4397         int npte = 0;
4398         int index;
4399
4400         sx_slock(&allproc_lock);
4401         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4402                 if (p->p_pid != pid)
4403                         continue;
4404
4405                 if (p->p_vmspace) {
4406                         int i,j;
4407                         index = 0;
4408                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4409                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4410                                 pd_entry_t *pde;
4411                                 pt_entry_t *pte;
4412                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4413
4414                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4415                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4416                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4417                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4418                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4419                                                         if (index) {
4420                                                                 index = 0;
4421                                                                 printf("\n");
4422                                                         }
4423                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4424                                                         return (npte);
4425                                                 }
4426                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4427                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4428                                                         pt_entry_t pa;
4429                                                         vm_page_t m;
4430                                                         pa = PT_GET(pte);
4431                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4432                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4433                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4434                                                         npte++;
4435                                                         index++;
4436                                                         if (index >= 2) {
4437                                                                 index = 0;
4438                                                                 printf("\n");
4439                                                         } else {
4440                                                                 printf(" ");
4441                                                         }
4442                                                 }
4443                                         }
4444                                 }
4445                         }
4446                 }
4447         }
4448         sx_sunlock(&allproc_lock);
4449         return (npte);
4450 }
4451 #endif
4452
4453 #if defined(DEBUG)
4454
4455 static void     pads(pmap_t pm);
4456 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
4457
4458 /* print address space of pmap*/
4459 static void
4460 pads(pmap_t pm)
4461 {
4462         int i, j;
4463         vm_paddr_t va;
4464         pt_entry_t *ptep;
4465
4466         if (pm == kernel_pmap)
4467                 return;
4468         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4469                 if (pm->pm_pdir[i])
4470                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4471                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4472                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4473                                         continue;
4474                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4475                                         continue;
4476                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4477                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4478                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4479                         };
4480
4481 }
4482
4483 void
4484 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4485 {
4486         pv_entry_t pv;
4487         pmap_t pmap;
4488         vm_page_t m;
4489
4490         printf("pa %x", pa);
4491         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4492         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4493                 pmap = PV_PMAP(pv);
4494                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4495                 pads(pmap);
4496         }
4497         printf(" ");
4498 }
4499 #endif