]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_radix.h>
137 #include <vm/vm_reserv.h>
138 #include <vm/uma.h>
139
140 #ifdef DEV_APIC
141 #include <sys/bus.h>
142 #include <machine/intr_machdep.h>
143 #include <machine/apicvar.h>
144 #endif
145 #include <machine/cpu.h>
146 #include <machine/cputypes.h>
147 #include <machine/md_var.h>
148 #include <machine/pcb.h>
149 #include <machine/specialreg.h>
150 #ifdef SMP
151 #include <machine/smp.h>
152 #endif
153
154 #ifdef XBOX
155 #include <machine/xbox.h>
156 #endif
157
158 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
159 #define CPU_ENABLE_SSE
160 #endif
161
162 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
163 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
164 #endif
165
166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
169 #else
170 #define PMAP_INLINE     extern inline
171 #endif
172 #else
173 #define PMAP_INLINE
174 #endif
175
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
203 static struct pmaplist allpmaps;
204 static struct mtx allpmaps_lock;
205
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 static int nkpt = NKPT;
212 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
213 extern u_int32_t KERNend;
214 extern u_int32_t KPTphys;
215
216 #ifdef PAE
217 pt_entry_t pg_nx;
218 static uma_zone_t pdptzone;
219 #endif
220
221 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
222
223 static int pat_works = 1;
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
229     "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
235
236 /*
237  * Data for the pv entry allocation mechanism
238  */
239 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
240 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
241 static struct md_page *pv_table;
242 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
243
244 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
245 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
246 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
247
248 /*
249  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
250  */
251 struct sysmaps {
252         struct  mtx lock;
253         pt_entry_t *CMAP1;
254         pt_entry_t *CMAP2;
255         caddr_t CADDR1;
256         caddr_t CADDR2;
257 };
258 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
259 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
260 static pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
263 static caddr_t CADDR3;
264 struct msgbuf *msgbufp = 0;
265
266 /*
267  * Crashdump maps.
268  */
269 static caddr_t crashdumpmap;
270
271 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
272 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
273 #ifdef SMP
274 static int PMAP1cpu;
275 static int PMAP1changedcpu;
276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
277            &PMAP1changedcpu, 0,
278            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
279 #endif
280 static int PMAP1changed;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1changed, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
284 static int PMAP1unchanged;
285 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
286            &PMAP1unchanged, 0,
287            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
288 static struct mtx PMAP2mutex;
289
290 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
291 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
292 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
293 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
296 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
297 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
298                     vm_offset_t va);
299 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
300
301 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
302 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
303     vm_prot_t prot);
304 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
306 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
307 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
309 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
310 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
313 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
314 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
315 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
316 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
317     vm_prot_t prot);
318 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
319 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     struct spglist *free);
323 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     struct spglist *free);
326 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
327                                         vm_offset_t va);
328 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
330     vm_page_t m);
331 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
332     pd_entry_t newpde);
333 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334
335 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
339 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
340 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
341 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
342 #ifdef PAE
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
344 #endif
345 static void pmap_set_pg(void);
346
347 static __inline void pagezero(void *page);
348
349 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
350 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
351
352 /*
353  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
354  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
355  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
356  */
357 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
358
359 /*
360  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
361  *
362  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
363  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
364  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
365  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
366  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
367  *      (physical) address starting relative to 0]
368  */
369 void
370 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
371 {
372         vm_offset_t va;
373         pt_entry_t *pte, *unused;
374         struct sysmaps *sysmaps;
375         int i;
376
377         /*
378          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
379          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
380          * address space, because locore may not have mapped every physical
381          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
382          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
383          */
384         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
385
386         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
387
388         /*
389          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
390          */
391         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
392         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
393 #ifdef PAE
394         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
395 #endif
396         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
397         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
398
399         /*
400          * Initialize the global pv list lock.
401          */
402         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
403
404         LIST_INIT(&allpmaps);
405
406         /*
407          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
408          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
409          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
410          * being changed.
411          */
412         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
413         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
414         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
415         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
416
417         /*
418          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
419          * mapping of pages.
420          */
421 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
422         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
423
424         va = virtual_avail;
425         pte = vtopte(va);
426
427         /*
428          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
429          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
430          */
431         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
432                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
433                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
434                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
435                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
436         }
437         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
438         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
439
440         /*
441          * Crashdump maps.
442          */
443         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
444
445         /*
446          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
447          */
448         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
449
450         /*
451          * msgbufp is used to map the system message buffer.
452          */
453         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
454
455         /*
456          * KPTmap is used by pmap_kextract().
457          *
458          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
459          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
460          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
461          */
462         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
463
464         for (i = 0; i < NKPT; i++)
465                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
466
467         /*
468          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
469          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
470          */
471         KPTD -= KPTDI;
472         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
473
474         /*
475          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
476          * respectively.
477          */
478         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
479         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
480
481         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
482
483         virtual_avail = va;
484
485         /*
486          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
487          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
488          * mapping must not have PG_G set. 
489          */
490 #ifdef XBOX
491         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
492          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
493          * Better fixes are very welcome! */
494         if (!arch_i386_is_xbox)
495 #endif
496         for (i = 1; i < NKPT; i++)
497                 PTD[i] = 0;
498
499         /* Initialize the PAT MSR if present. */
500         pmap_init_pat();
501
502         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
503         pmap_set_pg();
504 }
505
506 /*
507  * Setup the PAT MSR.
508  */
509 void
510 pmap_init_pat(void)
511 {
512         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
513         uint64_t pat_msr;
514         u_long cr0, cr4;
515         int i;
516
517         /* Set default PAT index table. */
518         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
519                 pat_table[i] = -1;
520         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
521         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
522         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
523         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
524         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
525         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
526
527         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
528         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
529                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
530                         pat_index[i] = pat_table[i];
531                 pat_works = 0;
532                 return;
533         }
534
535         /*
536          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
537          * PAT entries.
538          *
539          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
540          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
541          * or Mode C Paging)
542          *
543          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
544          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
545          */
546         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
547             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
548                 pat_works = 0;
549
550         /* Initialize default PAT entries. */
551         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
552             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
553             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
554             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
555             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
556             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
557             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
558             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
559
560         if (pat_works) {
561                 /*
562                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
563                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
564                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
565                  */
566                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
567                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
568                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
569                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
570                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
571                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
572         } else {
573                 /*
574                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
575                  */
576                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
577                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
578                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
579         }
580
581         /* Disable PGE. */
582         cr4 = rcr4();
583         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
584
585         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
586         cr0 = rcr0();
587         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
588
589         /* Flushes caches and TLBs. */
590         wbinvd();
591         invltlb();
592
593         /* Update PAT and index table. */
594         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
595         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
596                 pat_index[i] = pat_table[i];
597
598         /* Flush caches and TLBs again. */
599         wbinvd();
600         invltlb();
601
602         /* Restore caches and PGE. */
603         load_cr0(cr0);
604         load_cr4(cr4);
605 }
606
607 /*
608  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
609  */
610 static void
611 pmap_set_pg(void)
612 {
613         pt_entry_t *pte;
614         vm_offset_t va, endva;
615
616         if (pgeflag == 0)
617                 return;
618
619         endva = KERNBASE + KERNend;
620
621         if (pseflag) {
622                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
623                 while (va  < endva) {
624                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
625                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
626                         va += NBPDR;
627                 }
628         } else {
629                 va = (vm_offset_t)btext;
630                 while (va < endva) {
631                         pte = vtopte(va);
632                         if (*pte)
633                                 *pte |= pgeflag;
634                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
635                         va += PAGE_SIZE;
636                 }
637         }
638 }
639
640 /*
641  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
642  */
643 void
644 pmap_page_init(vm_page_t m)
645 {
646
647         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
648         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
649 }
650
651 #ifdef PAE
652 static void *
653 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
654 {
655
656         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
657         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
658         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
659             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
660 }
661 #endif
662
663 /*
664  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
665  * Requirements:
666  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
667  *    are ever set, PG_V in particular.
668  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
669  *    on PAE systems.  This should be ok.
670  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
671  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
672  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
673  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
674  */
675 static vm_offset_t
676 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
677 {
678         pt_entry_t *pte;
679         vm_offset_t va;
680
681         va = *head;
682         if (va == 0)
683                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
684         pte = vtopte(va);
685         *head = *pte;
686         if (*head & PG_V)
687                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
688         *pte = 0;
689         return (va);
690 }
691
692 static void
693 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
694 {
695         pt_entry_t *pte;
696
697         if (va & PG_V)
698                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
699         pte = vtopte(va);
700         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
701         *head = va;
702 }
703
704 static void
705 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
706 {
707         int i;
708         vm_offset_t va;
709
710         *head = 0;
711         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
712                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
713                 pmap_ptelist_free(head, va);
714         }
715 }
716
717
718 /*
719  *      Initialize the pmap module.
720  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
721  *      system needs to map virtual memory.
722  */
723 void
724 pmap_init(void)
725 {
726         vm_page_t mpte;
727         vm_size_t s;
728         int i, pv_npg;
729
730         /*
731          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
732          * page table pages.
733          */ 
734         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
735                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
736                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
737                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
738                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
739                 mpte->pindex = i + KPTDI;
740                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
741         }
742
743         /*
744          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
745          * high water mark so that the system can recover from excessive
746          * numbers of pv entries.
747          */
748         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
749         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
750         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
751         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
752         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
753
754         /*
755          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
756          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
757          * machine monitor.
758          */
759         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
760             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
761                 workaround_erratum383 = 1;
762
763         /*
764          * Are large page mappings supported and enabled?
765          */
766         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
767         if (pseflag == 0)
768                 pg_ps_enabled = 0;
769         else if (pg_ps_enabled) {
770                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
771                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
772                 pagesizes[1] = NBPDR;
773         }
774
775         /*
776          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
777          */
778         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
779         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
780
781         /*
782          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
783          */
784         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
785         s = round_page(s);
786         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
787             M_WAITOK | M_ZERO);
788         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
789                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
790
791         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
792         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
793         if (pv_chunkbase == NULL)
794                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
795         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
796 #ifdef PAE
797         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
798             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
799             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
800         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
801 #endif
802 }
803
804
805 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
806         "Max number of PV entries");
807 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
808         "Page share factor per proc");
809
810 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
811     "2/4MB page mapping counters");
812
813 static u_long pmap_pde_demotions;
814 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
815     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
816
817 static u_long pmap_pde_mappings;
818 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
819     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
820
821 static u_long pmap_pde_p_failures;
822 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
823     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
824
825 static u_long pmap_pde_promotions;
826 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
827     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
828
829 /***************************************************
830  * Low level helper routines.....
831  ***************************************************/
832
833 /*
834  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
835  * caching mode.
836  */
837 int
838 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
839 {
840         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
841
842         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
843                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
844
845         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
846         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
847
848         /* Map the caching mode to a PAT index. */
849         pat_idx = pat_index[mode];
850
851         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
852         cache_bits = 0;
853         if (pat_idx & 0x4)
854                 cache_bits |= pat_flag;
855         if (pat_idx & 0x2)
856                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
857         if (pat_idx & 0x1)
858                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
859         return (cache_bits);
860 }
861
862 /*
863  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
864  */
865 static void
866 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
867 {
868         pd_entry_t *pde;
869         pmap_t pmap;
870         boolean_t PTD_updated;
871
872         PTD_updated = FALSE;
873         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
874         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
875                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
876                     PG_FRAME))
877                         PTD_updated = TRUE;
878                 pde = pmap_pde(pmap, va);
879                 pde_store(pde, newpde);
880         }
881         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
882         KASSERT(PTD_updated,
883             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
884 }
885
886 /*
887  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
888  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
889  * calling processor's TLB is affected.
890  *
891  * The calling thread must be pinned to a processor.
892  */
893 static void
894 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
895 {
896         u_long cr4;
897
898         if ((newpde & PG_PS) == 0)
899                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
900                 invlpg(va);
901         else if ((newpde & PG_G) == 0)
902                 /*
903                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
904                  * because there are too many to flush individually.
905                  */
906                 invltlb();
907         else {
908                 /*
909                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
910                  * including any global (PG_G) mappings.
911                  */
912                 cr4 = rcr4();
913                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
914                 /*
915                  * Although preemption at this point could be detrimental to
916                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
917                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
918                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
919                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
920                  */
921                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
922         }
923 }
924 #ifdef SMP
925 /*
926  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
927  *
928  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
929  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
930  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
931  * processor could cache an old, pre-update entry without being
932  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
933  * active on another processor after its pm_active field is checked by
934  * one of the following functions but before a store updating the page
935  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
936  * processor before its pm_active field is checked but due to
937  * speculative loads one of the following functions stills reads the
938  * pmap as inactive on the other processor.
939  * 
940  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
941  * immutable.  The kernel page table is always active on every
942  * processor.
943  */
944 void
945 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
946 {
947         cpuset_t other_cpus;
948         u_int cpuid;
949
950         sched_pin();
951         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
952                 invlpg(va);
953                 smp_invlpg(va);
954         } else {
955                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
956                 other_cpus = all_cpus;
957                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
958                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
959                         invlpg(va);
960                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
961                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
962                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
963         }
964         sched_unpin();
965 }
966
967 void
968 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
969 {
970         cpuset_t other_cpus;
971         vm_offset_t addr;
972         u_int cpuid;
973
974         sched_pin();
975         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
976                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
977                         invlpg(addr);
978                 smp_invlpg_range(sva, eva);
979         } else {
980                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
981                 other_cpus = all_cpus;
982                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
983                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
984                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
985                                 invlpg(addr);
986                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
987                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
988                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
989         }
990         sched_unpin();
991 }
992
993 void
994 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
995 {
996         cpuset_t other_cpus;
997         u_int cpuid;
998
999         sched_pin();
1000         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1001                 invltlb();
1002                 smp_invltlb();
1003         } else {
1004                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1005                 other_cpus = all_cpus;
1006                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1007                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1008                         invltlb();
1009                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1010                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1011                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1012         }
1013         sched_unpin();
1014 }
1015
1016 void
1017 pmap_invalidate_cache(void)
1018 {
1019
1020         sched_pin();
1021         wbinvd();
1022         smp_cache_flush();
1023         sched_unpin();
1024 }
1025
1026 struct pde_action {
1027         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1028         vm_offset_t va;
1029         pd_entry_t *pde;
1030         pd_entry_t newpde;
1031         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1032 };
1033
1034 static void
1035 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1036 {
1037         struct pde_action *act = arg;
1038         pd_entry_t *pde;
1039         pmap_t pmap;
1040
1041         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1042
1043                 /*
1044                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1045                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1046                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1047                  */
1048                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1049                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1050                         pde_store(pde, act->newpde);
1051                 }
1052         }
1053 }
1054
1055 static void
1056 pmap_update_pde_user(void *arg)
1057 {
1058         struct pde_action *act = arg;
1059
1060         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1061                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1062 }
1063
1064 static void
1065 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1066 {
1067         struct pde_action *act = arg;
1068
1069         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1070                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1071 }
1072
1073 /*
1074  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1075  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1076  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1077  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1078  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1079  * hardware error.
1080  */
1081 static void
1082 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1083 {
1084         struct pde_action act;
1085         cpuset_t active, other_cpus;
1086         u_int cpuid;
1087
1088         sched_pin();
1089         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1090         other_cpus = all_cpus;
1091         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1092         if (pmap == kernel_pmap)
1093                 active = all_cpus;
1094         else
1095                 active = pmap->pm_active;
1096         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1097                 act.store = cpuid;
1098                 act.invalidate = active;
1099                 act.va = va;
1100                 act.pde = pde;
1101                 act.newpde = newpde;
1102                 CPU_SET(cpuid, &active);
1103                 smp_rendezvous_cpus(active,
1104                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1105                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1106                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1107         } else {
1108                 if (pmap == kernel_pmap)
1109                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1110                 else
1111                         pde_store(pde, newpde);
1112                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1113                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1114         }
1115         sched_unpin();
1116 }
1117 #else /* !SMP */
1118 /*
1119  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1120  * We inline these within pmap.c for speed.
1121  */
1122 PMAP_INLINE void
1123 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1124 {
1125
1126         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1127                 invlpg(va);
1128 }
1129
1130 PMAP_INLINE void
1131 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1132 {
1133         vm_offset_t addr;
1134
1135         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1136                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1137                         invlpg(addr);
1138 }
1139
1140 PMAP_INLINE void
1141 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1142 {
1143
1144         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1145                 invltlb();
1146 }
1147
1148 PMAP_INLINE void
1149 pmap_invalidate_cache(void)
1150 {
1151
1152         wbinvd();
1153 }
1154
1155 static void
1156 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1157 {
1158
1159         if (pmap == kernel_pmap)
1160                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1161         else
1162                 pde_store(pde, newpde);
1163         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1164                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1165 }
1166 #endif /* !SMP */
1167
1168 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1169
1170 void
1171 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1172 {
1173
1174         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1175             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1176         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1177             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1178
1179         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1180                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1181         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1182             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1183
1184 #ifdef DEV_APIC
1185                 /*
1186                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1187                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1188                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1189                  * don't need to flush for that range anyway.
1190                  */
1191                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1192                         return;
1193 #endif
1194                 /*
1195                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1196                  * instruction to insure that previous stores are
1197                  * included in the write-back.  The processor
1198                  * propagates flush to other processors in the cache
1199                  * coherence domain.
1200                  */
1201                 mfence();
1202                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1203                         clflush(sva);
1204                 mfence();
1205         } else {
1206
1207                 /*
1208                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1209                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1210                  * Globally invalidate cache.
1211                  */
1212                 pmap_invalidate_cache();
1213         }
1214 }
1215
1216 void
1217 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1218 {
1219         int i;
1220
1221         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1222             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1223                 pmap_invalidate_cache();
1224         } else {
1225                 for (i = 0; i < count; i++)
1226                         pmap_flush_page(pages[i]);
1227         }
1228 }
1229
1230 /*
1231  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1232  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1233  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1234  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1235  */
1236 static __inline int
1237 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1238 {
1239
1240         return (pmap == kernel_pmap ||
1241             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1242             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1243 }
1244
1245 /*
1246  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1247  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1248  */
1249 pt_entry_t *
1250 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1251 {
1252         pd_entry_t newpf;
1253         pd_entry_t *pde;
1254
1255         pde = pmap_pde(pmap, va);
1256         if (*pde & PG_PS)
1257                 return (pde);
1258         if (*pde != 0) {
1259                 /* are we current address space or kernel? */
1260                 if (pmap_is_current(pmap))
1261                         return (vtopte(va));
1262                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1263                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1264                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1265                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1266                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1267                 }
1268                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1269         }
1270         return (NULL);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1275  * being NULL.
1276  */
1277 static __inline void
1278 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1279 {
1280
1281         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1282                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1283 }
1284
1285 static __inline void
1286 invlcaddr(void *caddr)
1287 {
1288
1289         invlpg((u_int)caddr);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1294  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1295  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1296  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1297  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1298  *
1299  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1300  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1301  */
1302 static pt_entry_t *
1303 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1304 {
1305         pd_entry_t newpf;
1306         pd_entry_t *pde;
1307
1308         pde = pmap_pde(pmap, va);
1309         if (*pde & PG_PS)
1310                 return (pde);
1311         if (*pde != 0) {
1312                 /* are we current address space or kernel? */
1313                 if (pmap_is_current(pmap))
1314                         return (vtopte(va));
1315                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1316                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1317                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1318                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1319                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1320 #ifdef SMP
1321                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1322 #endif
1323                         invlcaddr(PADDR1);
1324                         PMAP1changed++;
1325                 } else
1326 #ifdef SMP
1327                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1328                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1329                         invlcaddr(PADDR1);
1330                         PMAP1changedcpu++;
1331                 } else
1332 #endif
1333                         PMAP1unchanged++;
1334                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1335         }
1336         return (0);
1337 }
1338
1339 /*
1340  *      Routine:        pmap_extract
1341  *      Function:
1342  *              Extract the physical page address associated
1343  *              with the given map/virtual_address pair.
1344  */
1345 vm_paddr_t 
1346 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1347 {
1348         vm_paddr_t rtval;
1349         pt_entry_t *pte;
1350         pd_entry_t pde;
1351
1352         rtval = 0;
1353         PMAP_LOCK(pmap);
1354         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1355         if (pde != 0) {
1356                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1357                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1358                 else {
1359                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1360                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1361                         pmap_pte_release(pte);
1362                 }
1363         }
1364         PMAP_UNLOCK(pmap);
1365         return (rtval);
1366 }
1367
1368 /*
1369  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1370  *      Function:
1371  *              Atomically extract and hold the physical page
1372  *              with the given pmap and virtual address pair
1373  *              if that mapping permits the given protection.
1374  */
1375 vm_page_t
1376 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1377 {
1378         pd_entry_t pde;
1379         pt_entry_t pte, *ptep;
1380         vm_page_t m;
1381         vm_paddr_t pa;
1382
1383         pa = 0;
1384         m = NULL;
1385         PMAP_LOCK(pmap);
1386 retry:
1387         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1388         if (pde != 0) {
1389                 if (pde & PG_PS) {
1390                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1391                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1392                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1393                                         goto retry;
1394                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1395                                     (va & PDRMASK));
1396                                 vm_page_hold(m);
1397                         }
1398                 } else {
1399                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1400                         pte = *ptep;
1401                         pmap_pte_release(ptep);
1402                         if (pte != 0 &&
1403                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1404                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1405                                     &pa))
1406                                         goto retry;
1407                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1408                                 vm_page_hold(m);
1409                         }
1410                 }
1411         }
1412         PA_UNLOCK_COND(pa);
1413         PMAP_UNLOCK(pmap);
1414         return (m);
1415 }
1416
1417 /***************************************************
1418  * Low level mapping routines.....
1419  ***************************************************/
1420
1421 /*
1422  * Add a wired page to the kva.
1423  * Note: not SMP coherent.
1424  *
1425  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1426  */
1427 PMAP_INLINE void 
1428 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1429 {
1430         pt_entry_t *pte;
1431
1432         pte = vtopte(va);
1433         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1434 }
1435
1436 static __inline void
1437 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1438 {
1439         pt_entry_t *pte;
1440
1441         pte = vtopte(va);
1442         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Remove a page from the kernel pagetables.
1447  * Note: not SMP coherent.
1448  *
1449  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1450  */
1451 PMAP_INLINE void
1452 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1453 {
1454         pt_entry_t *pte;
1455
1456         pte = vtopte(va);
1457         pte_clear(pte);
1458 }
1459
1460 /*
1461  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1462  *      virtual address space.
1463  *
1464  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1465  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1466  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1467  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1468  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1469  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1470  *      region.
1471  */
1472 vm_offset_t
1473 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1474 {
1475         vm_offset_t va, sva;
1476         vm_paddr_t superpage_offset;
1477         pd_entry_t newpde;
1478
1479         va = *virt;
1480         /*
1481          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1482          * least one superpage mapping to be created?
1483          */ 
1484         superpage_offset = start & PDRMASK;
1485         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1486                 /*
1487                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1488                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1489                  */
1490                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1491                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1492                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1493                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1494         }
1495         sva = va;
1496         while (start < end) {
1497                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1498                     pseflag) {
1499                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1500                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1501                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1502                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1503                         va += NBPDR;
1504                         start += NBPDR;
1505                 } else {
1506                         pmap_kenter(va, start);
1507                         va += PAGE_SIZE;
1508                         start += PAGE_SIZE;
1509                 }
1510         }
1511         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1512         *virt = va;
1513         return (sva);
1514 }
1515
1516
1517 /*
1518  * Add a list of wired pages to the kva
1519  * this routine is only used for temporary
1520  * kernel mappings that do not need to have
1521  * page modification or references recorded.
1522  * Note that old mappings are simply written
1523  * over.  The page *must* be wired.
1524  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1525  */
1526 void
1527 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1528 {
1529         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1530         vm_page_t m;
1531
1532         oldpte = 0;
1533         pte = vtopte(sva);
1534         endpte = pte + count;
1535         while (pte < endpte) {
1536                 m = *ma++;
1537                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1538                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1539                         oldpte |= *pte;
1540                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1541                 }
1542                 pte++;
1543         }
1544         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1545                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1546                     PAGE_SIZE);
1547 }
1548
1549 /*
1550  * This routine tears out page mappings from the
1551  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1552  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1553  */
1554 void
1555 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1556 {
1557         vm_offset_t va;
1558
1559         va = sva;
1560         while (count-- > 0) {
1561                 pmap_kremove(va);
1562                 va += PAGE_SIZE;
1563         }
1564         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1565 }
1566
1567 /***************************************************
1568  * Page table page management routines.....
1569  ***************************************************/
1570 static __inline void
1571 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1572 {
1573         vm_page_t m;
1574
1575         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1576                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1577                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1578                 vm_page_free_toq(m);
1579         }
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1584  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1585  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1586  */
1587 static __inline void
1588 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1589     boolean_t set_PG_ZERO)
1590 {
1591
1592         if (set_PG_ZERO)
1593                 m->flags |= PG_ZERO;
1594         else
1595                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1596         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1597 }
1598
1599 /*
1600  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1601  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1602  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1603  * ordered by this virtual address range.
1604  */
1605 static __inline int
1606 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1607 {
1608
1609         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1610         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1611 }
1612
1613 /*
1614  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1615  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1616  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1617  */
1618 static __inline vm_page_t
1619 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1620 {
1621
1622         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1623         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1624 }
1625
1626 /*
1627  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1628  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1629  * the pmap's collection.
1630  */
1631 static __inline void
1632 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1633 {
1634
1635         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1636         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1641  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1642  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1643  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1644  */
1645 static inline boolean_t
1646 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1647 {
1648
1649         --m->wire_count;
1650         if (m->wire_count == 0) {
1651                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1652                 return (TRUE);
1653         } else
1654                 return (FALSE);
1655 }
1656
1657 static void
1658 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1659 {
1660         vm_offset_t pteva;
1661
1662         /*
1663          * unmap the page table page
1664          */
1665         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1666         --pmap->pm_stats.resident_count;
1667
1668         /*
1669          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1670          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1671          * down is begun.
1672          */
1673         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1674
1675         /*
1676          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1677          * take effect immediately.
1678          */
1679         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1680         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1681
1682         /* 
1683          * Put page on a list so that it is released after
1684          * *ALL* TLB shootdown is done
1685          */
1686         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1687 }
1688
1689 /*
1690  * After removing a page table entry, this routine is used to
1691  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1692  */
1693 static int
1694 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1695 {
1696         pd_entry_t ptepde;
1697         vm_page_t mpte;
1698
1699         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1700                 return (0);
1701         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1702         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1703         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1704 }
1705
1706 /*
1707  * Initialize the pmap for the swapper process.
1708  */
1709 void
1710 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1711 {
1712
1713         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1714         /*
1715          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1716          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1717          * not need to be inserted into that list.
1718          */
1719         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1720 #ifdef PAE
1721         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1722 #endif
1723         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1724         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1725         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1726         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1727         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1728 }
1729
1730 /*
1731  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1732  * such as one in a vmspace structure.
1733  */
1734 int
1735 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1736 {
1737         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1738         vm_paddr_t pa;
1739         int i;
1740
1741         /*
1742          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1743          * page directory table.
1744          */
1745         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1746                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1747                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1748                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1749                         return (0);
1750                 }
1751 #ifdef PAE
1752                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1753                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1754                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1755                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1756                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1757                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1758 #endif
1759                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1760         }
1761         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1762             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1763
1764         /*
1765          * allocate the page directory page(s)
1766          */
1767         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1768                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1769                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1770                 if (m == NULL)
1771                         VM_WAIT;
1772                 else {
1773                         ptdpg[i++] = m;
1774                 }
1775         }
1776
1777         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1778
1779         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1780                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1781                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1782
1783         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1784         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1785         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1786         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1787         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1788
1789         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1790         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1791                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1792                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1793 #ifdef PAE
1794                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1795 #endif
1796         }
1797
1798         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1799         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1800         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1801
1802         return (1);
1803 }
1804
1805 /*
1806  * this routine is called if the page table page is not
1807  * mapped correctly.
1808  */
1809 static vm_page_t
1810 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, int flags)
1811 {
1812         vm_paddr_t ptepa;
1813         vm_page_t m;
1814
1815         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1816             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1817             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1818
1819         /*
1820          * Allocate a page table page.
1821          */
1822         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1823             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1824                 if (flags & M_WAITOK) {
1825                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1826                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1827                         VM_WAIT;
1828                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1829                         PMAP_LOCK(pmap);
1830                 }
1831
1832                 /*
1833                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1834                  * page may have been allocated.
1835                  */
1836                 return (NULL);
1837         }
1838         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1839                 pmap_zero_page(m);
1840
1841         /*
1842          * Map the pagetable page into the process address space, if
1843          * it isn't already there.
1844          */
1845
1846         pmap->pm_stats.resident_count++;
1847
1848         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1849         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1850                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1851
1852         return (m);
1853 }
1854
1855 static vm_page_t
1856 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1857 {
1858         u_int ptepindex;
1859         pd_entry_t ptepa;
1860         vm_page_t m;
1861
1862         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1863             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1864             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1865
1866         /*
1867          * Calculate pagetable page index
1868          */
1869         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1870 retry:
1871         /*
1872          * Get the page directory entry
1873          */
1874         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1875
1876         /*
1877          * This supports switching from a 4MB page to a
1878          * normal 4K page.
1879          */
1880         if (ptepa & PG_PS) {
1881                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1882                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1883         }
1884
1885         /*
1886          * If the page table page is mapped, we just increment the
1887          * hold count, and activate it.
1888          */
1889         if (ptepa) {
1890                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1891                 m->wire_count++;
1892         } else {
1893                 /*
1894                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1895                  * been deallocated. 
1896                  */
1897                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1898                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1899                         goto retry;
1900         }
1901         return (m);
1902 }
1903
1904
1905 /***************************************************
1906 * Pmap allocation/deallocation routines.
1907  ***************************************************/
1908
1909 #ifdef SMP
1910 /*
1911  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1912  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1913  */
1914 static cpuset_t *lazymask;
1915 static u_int lazyptd;
1916 static volatile u_int lazywait;
1917
1918 void pmap_lazyfix_action(void);
1919
1920 void
1921 pmap_lazyfix_action(void)
1922 {
1923
1924 #ifdef COUNT_IPIS
1925         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1926 #endif
1927         if (rcr3() == lazyptd)
1928                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1929         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1930         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1931 }
1932
1933 static void
1934 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1935 {
1936
1937         if (rcr3() == lazyptd)
1938                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1939         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1940 }
1941
1942
1943 static void
1944 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1945 {
1946         cpuset_t mymask, mask;
1947         u_int cpuid, spins;
1948         int lsb;
1949
1950         mask = pmap->pm_active;
1951         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1952                 spins = 50000000;
1953
1954                 /* Find least significant set bit. */
1955                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1956                 MPASS(lsb != 0);
1957                 lsb--;
1958                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1959                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1960 #ifdef PAE
1961                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1962 #else
1963                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1964 #endif
1965                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1966
1967                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1968                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1969                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1970                         lazymask = &pmap->pm_active;
1971                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1972                 } else {
1973                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1974                             (u_int)&pmap->pm_active);
1975                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1976                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1977                         while (lazywait == 0) {
1978                                 ia32_pause();
1979                                 if (--spins == 0)
1980                                         break;
1981                         }
1982                 }
1983                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1984                 if (spins == 0)
1985                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1986                 mask = pmap->pm_active;
1987         }
1988 }
1989
1990 #else   /* SMP */
1991
1992 /*
1993  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1994  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1995  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1996  * means that another userland process has run.
1997  */
1998 static void
1999 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2000 {
2001         u_int cr3;
2002
2003         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2004         if (cr3 == rcr3()) {
2005                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2006                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2007         }
2008 }
2009 #endif  /* SMP */
2010
2011 /*
2012  * Release any resources held by the given physical map.
2013  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2014  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2015  */
2016 void
2017 pmap_release(pmap_t pmap)
2018 {
2019         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2020         int i;
2021
2022         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2023             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2024             pmap->pm_stats.resident_count));
2025         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2026             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2027
2028         pmap_lazyfix(pmap);
2029         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2030         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2031         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2032
2033         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2034                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2035                     PG_FRAME);
2036
2037         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2038             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2039
2040         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2041
2042         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2043                 m = ptdpg[i];
2044 #ifdef PAE
2045                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2046                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2047 #endif
2048                 m->wire_count--;
2049                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2050                 vm_page_free_zero(m);
2051         }
2052 }
2053 \f
2054 static int
2055 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2056 {
2057         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2058
2059         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2060 }
2061 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2062     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2063
2064 static int
2065 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2066 {
2067         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2068
2069         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2070 }
2071 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2072     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2073
2074 /*
2075  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2076  */
2077 void
2078 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2079 {
2080         vm_paddr_t ptppaddr;
2081         vm_page_t nkpg;
2082         pd_entry_t newpdir;
2083
2084         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2085         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2086         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2087                 addr = kernel_map->max_offset;
2088         while (kernel_vm_end < addr) {
2089                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2090                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2091                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2092                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2093                                 break;
2094                         }
2095                         continue;
2096                 }
2097
2098                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2099                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2100                     VM_ALLOC_ZERO);
2101                 if (nkpg == NULL)
2102                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2103
2104                 nkpt++;
2105
2106                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2107                         pmap_zero_page(nkpg);
2108                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2109                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2110                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2111
2112                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2113                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2114                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2115                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2116                         break;
2117                 }
2118         }
2119 }
2120
2121
2122 /***************************************************
2123  * page management routines.
2124  ***************************************************/
2125
2126 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2127 CTASSERT(_NPCM == 11);
2128 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2129
2130 static __inline struct pv_chunk *
2131 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2132 {
2133
2134         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2135 }
2136
2137 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2138
2139 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2140 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2141
2142 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2143         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2144         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2145         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2146         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2147 };
2148
2149 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2150         "Current number of pv entries");
2151
2152 #ifdef PV_STATS
2153 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2154
2155 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2156         "Current number of pv entry chunks");
2157 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2158         "Current number of pv entry chunks allocated");
2159 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2160         "Current number of pv entry chunks frees");
2161 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2162         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2163
2164 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2165 static int pv_entry_spare;
2166
2167 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2168         "Current number of pv entry frees");
2169 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2170         "Current number of pv entry allocs");
2171 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2172         "Current number of spare pv entries");
2173 #endif
2174
2175 /*
2176  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2177  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2178  * another pv entry chunk.
2179  */
2180 static vm_page_t
2181 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2182 {
2183         struct pch newtail;
2184         struct pv_chunk *pc;
2185         struct md_page *pvh;
2186         pd_entry_t *pde;
2187         pmap_t pmap;
2188         pt_entry_t *pte, tpte;
2189         pv_entry_t pv;
2190         vm_offset_t va;
2191         vm_page_t m, m_pc;
2192         struct spglist free;
2193         uint32_t inuse;
2194         int bit, field, freed;
2195
2196         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2197         pmap = NULL;
2198         m_pc = NULL;
2199         SLIST_INIT(&free);
2200         TAILQ_INIT(&newtail);
2201         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2202             SLIST_EMPTY(&free))) {
2203                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2204                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2205                         if (pmap != NULL) {
2206                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2207                                 if (pmap != locked_pmap)
2208                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2209                         }
2210                         pmap = pc->pc_pmap;
2211                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2212                         if (pmap > locked_pmap)
2213                                 PMAP_LOCK(pmap);
2214                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2215                                 pmap = NULL;
2216                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2217                                 continue;
2218                         }
2219                 }
2220
2221                 /*
2222                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2223                  */
2224                 freed = 0;
2225                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2226                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2227                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2228                                 bit = bsfl(inuse);
2229                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2230                                 va = pv->pv_va;
2231                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2232                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2233                                         continue;
2234                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2235                                 tpte = *pte;
2236                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2237                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2238                                 pmap_pte_release(pte);
2239                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2240                                         continue;
2241                                 KASSERT(tpte != 0,
2242                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2243                                     pmap, va));
2244                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2245                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2246                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2247                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2248                                         vm_page_dirty(m);
2249                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2250                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2251                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2252                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2253                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2254                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2255                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2256                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2257                                                     PGA_WRITEABLE);
2258                                         }
2259                                 }
2260                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2261                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2262                                 freed++;
2263                         }
2264                 }
2265                 if (freed == 0) {
2266                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2267                         continue;
2268                 }
2269                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2270                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2271                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2272                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2273                 pv_entry_count -= freed;
2274                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2275                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2276                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2277                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2278                                     pc_list);
2279                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2280
2281                                 /*
2282                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2283                                  * sufficient.
2284                                  */
2285                                 if (pmap == locked_pmap)
2286                                         goto out;
2287                                 break;
2288                         }
2289                 if (field == _NPCM) {
2290                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2291                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2292                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2293                         /* Entire chunk is free; return it. */
2294                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2295                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2296                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2297                         break;
2298                 }
2299         }
2300 out:
2301         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2302         if (pmap != NULL) {
2303                 pmap_invalidate_all(pmap);
2304                 if (pmap != locked_pmap)
2305                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2306         }
2307         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2308                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2309                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2310                 /* Recycle a freed page table page. */
2311                 m_pc->wire_count = 1;
2312                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2313         }
2314         pmap_free_zero_pages(&free);
2315         return (m_pc);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * free the pv_entry back to the free list
2320  */
2321 static void
2322 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2323 {
2324         struct pv_chunk *pc;
2325         int idx, field, bit;
2326
2327         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2328         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2329         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2330         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2331         pv_entry_count--;
2332         pc = pv_to_chunk(pv);
2333         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2334         field = idx / 32;
2335         bit = idx % 32;
2336         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2337         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2338                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2339                         /*
2340                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2341                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2342                          */
2343                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2344                             pc)) {
2345                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2346                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2347                                     pc_list);
2348                         }
2349                         return;
2350                 }
2351         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2352         free_pv_chunk(pc);
2353 }
2354
2355 static void
2356 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2357 {
2358         vm_page_t m;
2359
2360         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2361         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2362         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2363         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2364         /* entire chunk is free, return it */
2365         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2366         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2367         vm_page_unwire(m, 0);
2368         vm_page_free(m);
2369         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2374  * when needed.
2375  */
2376 static pv_entry_t
2377 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2378 {
2379         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2380         static struct timeval lastprint;
2381         int bit, field;
2382         pv_entry_t pv;
2383         struct pv_chunk *pc;
2384         vm_page_t m;
2385
2386         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2387         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2388         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2389         pv_entry_count++;
2390         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2391                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2392                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2393                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2394                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2395 retry:
2396         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2397         if (pc != NULL) {
2398                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2399                         if (pc->pc_map[field]) {
2400                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2401                                 break;
2402                         }
2403                 }
2404                 if (field < _NPCM) {
2405                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2406                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2407                         /* If this was the last item, move it to tail */
2408                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2409                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2410                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2411                                         return (pv);    /* not full, return */
2412                                 }
2413                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2414                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2415                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2416                         return (pv);
2417                 }
2418         }
2419         /*
2420          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2421          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2422          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2423          */
2424         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2425             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2426                 if (try) {
2427                         pv_entry_count--;
2428                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2429                         return (NULL);
2430                 }
2431                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2432                 if (m == NULL)
2433                         goto retry;
2434         }
2435         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2436         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2437         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2438         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2439         pc->pc_pmap = pmap;
2440         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2441         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2442                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2443         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2444         pv = &pc->pc_pventry[0];
2445         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2446         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2447         return (pv);
2448 }
2449
2450 static __inline pv_entry_t
2451 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2452 {
2453         pv_entry_t pv;
2454
2455         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2456         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2457                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2458                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2459                         break;
2460                 }
2461         }
2462         return (pv);
2463 }
2464
2465 static void
2466 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2467 {
2468         struct md_page *pvh;
2469         pv_entry_t pv;
2470         vm_offset_t va_last;
2471         vm_page_t m;
2472
2473         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2474         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2475             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2476
2477         /*
2478          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2479          * page's pv list.
2480          */
2481         pvh = pa_to_pvh(pa);
2482         va = trunc_4mpage(va);
2483         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2484         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2485         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2486         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2487         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2488         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2489         do {
2490                 m++;
2491                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2492                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2493                 va += PAGE_SIZE;
2494                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2495         } while (va < va_last);
2496 }
2497
2498 static void
2499 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2500 {
2501         struct md_page *pvh;
2502         pv_entry_t pv;
2503         vm_offset_t va_last;
2504         vm_page_t m;
2505
2506         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2507         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2508             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2509
2510         /*
2511          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2512          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2513          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2514          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2515          * removes one of the mappings that is being promoted.
2516          */
2517         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2518         va = trunc_4mpage(va);
2519         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2520         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2521         pvh = pa_to_pvh(pa);
2522         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2523         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2524         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2525         do {
2526                 m++;
2527                 va += PAGE_SIZE;
2528                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2529         } while (va < va_last);
2530 }
2531
2532 static void
2533 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2534 {
2535         pv_entry_t pv;
2536
2537         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2538         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2539         free_pv_entry(pmap, pv);
2540 }
2541
2542 static void
2543 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2544 {
2545         struct md_page *pvh;
2546
2547         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2548         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2549         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2550                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2551                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2552                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2553         }
2554 }
2555
2556 /*
2557  * Create a pv entry for page at pa for
2558  * (pmap, va).
2559  */
2560 static void
2561 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2562 {
2563         pv_entry_t pv;
2564
2565         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2566         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2567         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2568         pv->pv_va = va;
2569         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2570 }
2571
2572 /*
2573  * Conditionally create a pv entry.
2574  */
2575 static boolean_t
2576 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2577 {
2578         pv_entry_t pv;
2579
2580         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2582         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2583             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2584                 pv->pv_va = va;
2585                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2586                 return (TRUE);
2587         } else
2588                 return (FALSE);
2589 }
2590
2591 /*
2592  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2593  */
2594 static boolean_t
2595 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2596 {
2597         struct md_page *pvh;
2598         pv_entry_t pv;
2599
2600         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2601         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2602             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2603                 pv->pv_va = va;
2604                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2605                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2606                 return (TRUE);
2607         } else
2608                 return (FALSE);
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2613  */
2614 static void
2615 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2616 {
2617         pt_entry_t *pte;
2618
2619         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2620                 *pte = newpte;  
2621                 newpte += PAGE_SIZE;
2622         }
2623 }
2624
2625 /*
2626  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2627  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2628  */
2629 static boolean_t
2630 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2631 {
2632         pd_entry_t newpde, oldpde;
2633         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2634         vm_paddr_t mptepa;
2635         vm_page_t mpte;
2636         struct spglist free;
2637
2638         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2639         oldpde = *pde;
2640         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2641             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2642         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2643             NULL)
2644                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2645         else {
2646                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2647                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2648                     " is missing"));
2649
2650                 /*
2651                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2652                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2653                  * allocation of the new page table page fails.
2654                  */
2655                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2656                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2657                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2658                         SLIST_INIT(&free);
2659                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2660                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2661                         pmap_free_zero_pages(&free);
2662                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2663                             " in pmap %p", va, pmap);
2664                         return (FALSE);
2665                 }
2666                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2667                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2668         }
2669         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2670
2671         /*
2672          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2673          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2674          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2675          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2676          */
2677         if (va >= KERNBASE)
2678                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2679         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2680                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2681                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2682 #ifdef SMP
2683                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2684 #endif
2685                         invlcaddr(PADDR1);
2686                         PMAP1changed++;
2687                 } else
2688 #ifdef SMP
2689                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2690                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2691                         invlcaddr(PADDR1);
2692                         PMAP1changedcpu++;
2693                 } else
2694 #endif
2695                         PMAP1unchanged++;
2696                 firstpte = PADDR1;
2697         } else {
2698                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2699                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2700                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2701                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2702                 }
2703                 firstpte = PADDR2;
2704         }
2705         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2706         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2707             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2708         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2709             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2710         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2711         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2712                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2713
2714         /*
2715          * If the page table page is new, initialize it.
2716          */
2717         if (mpte->wire_count == 1) {
2718                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2719                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2720         }
2721         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2722             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2723             " addresses"));
2724
2725         /*
2726          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2727          * entries.
2728          */ 
2729         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2730                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2731         
2732         /*
2733          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2734          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2735          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2736          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2737          * the read above and the store below. 
2738          */
2739         if (workaround_erratum383)
2740                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2741         else if (pmap == kernel_pmap)
2742                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2743         else
2744                 pde_store(pde, newpde); 
2745         if (firstpte == PADDR2)
2746                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2747
2748         /*
2749          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2750          */
2751         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2752
2753         /*
2754          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2755          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2756          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2757          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2758          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2759          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2760          * the 2mpage to referencing the page table page.
2761          */
2762         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2763                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2764
2765         pmap_pde_demotions++;
2766         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2767             " in pmap %p", va, pmap);
2768         return (TRUE);
2769 }
2770
2771 /*
2772  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2773  */
2774 static void
2775 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2776 {
2777         pd_entry_t newpde;
2778         vm_paddr_t mptepa;
2779         vm_page_t mpte;
2780
2781         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2782         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2783         if (mpte == NULL)
2784                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2785
2786         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2787         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2788         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2789
2790         /*
2791          * Initialize the page table page.
2792          */
2793         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2794
2795         /*
2796          * Remove the mapping.
2797          */
2798         if (workaround_erratum383)
2799                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2800         else 
2801                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2802
2803         /*
2804          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2805          */
2806         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2807 }
2808
2809 /*
2810  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2811  */
2812 static void
2813 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2814     struct spglist *free)
2815 {
2816         struct md_page *pvh;
2817         pd_entry_t oldpde;
2818         vm_offset_t eva, va;
2819         vm_page_t m, mpte;
2820
2821         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2822         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2823             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2824         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2825         if (oldpde & PG_W)
2826                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2827
2828         /*
2829          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2830          * PG_G.
2831          */
2832         if (oldpde & PG_G)
2833                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2834         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2835         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2836                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2837                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2838                 eva = sva + NBPDR;
2839                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2840                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2841                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2842                                 vm_page_dirty(m);
2843                         if (oldpde & PG_A)
2844                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2845                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2846                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2847                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2848                 }
2849         }
2850         if (pmap == kernel_pmap) {
2851                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2852         } else {
2853                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2854                 if (mpte != NULL) {
2855                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2856                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2857                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2858                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2859                         mpte->wire_count = 0;
2860                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2861                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2862                 }
2863         }
2864 }
2865
2866 /*
2867  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2868  */
2869 static int
2870 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2871     struct spglist *free)
2872 {
2873         pt_entry_t oldpte;
2874         vm_page_t m;
2875
2876         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2877         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2878         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2879         KASSERT(oldpte != 0,
2880             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2881         if (oldpte & PG_W)
2882                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2883         /*
2884          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2885          * PG_G.
2886          */
2887         if (oldpte & PG_G)
2888                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2889         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2890         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2891                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2892                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2893                         vm_page_dirty(m);
2894                 if (oldpte & PG_A)
2895                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2896                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2897         }
2898         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2899 }
2900
2901 /*
2902  * Remove a single page from a process address space
2903  */
2904 static void
2905 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2906 {
2907         pt_entry_t *pte;
2908
2909         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2910         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2911         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2912         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2913                 return;
2914         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2915         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2916 }
2917
2918 /*
2919  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2920  *
2921  *      It is assumed that the start and end are properly
2922  *      rounded to the page size.
2923  */
2924 void
2925 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2926 {
2927         vm_offset_t pdnxt;
2928         pd_entry_t ptpaddr;
2929         pt_entry_t *pte;
2930         struct spglist free;
2931         int anyvalid;
2932
2933         /*
2934          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2935          */
2936         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2937                 return;
2938
2939         anyvalid = 0;
2940         SLIST_INIT(&free);
2941
2942         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2943         sched_pin();
2944         PMAP_LOCK(pmap);
2945
2946         /*
2947          * special handling of removing one page.  a very
2948          * common operation and easy to short circuit some
2949          * code.
2950          */
2951         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2952             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2953                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2954                 goto out;
2955         }
2956
2957         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2958                 u_int pdirindex;
2959
2960                 /*
2961                  * Calculate index for next page table.
2962                  */
2963                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2964                 if (pdnxt < sva)
2965                         pdnxt = eva;
2966                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2967                         break;
2968
2969                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2970                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2971
2972                 /*
2973                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2974                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2975                  */
2976                 if (ptpaddr == 0)
2977                         continue;
2978
2979                 /*
2980                  * Check for large page.
2981                  */
2982                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2983                         /*
2984                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2985                          * demote the mapping and fall through.
2986                          */
2987                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2988                                 /*
2989                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2990                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2991                                  */
2992                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2993                                         anyvalid = 1;
2994                                 pmap_remove_pde(pmap,
2995                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2996                                 continue;
2997                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2998                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2999                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3000                                 continue;
3001                         }
3002                 }
3003
3004                 /*
3005                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3006                  * by the current page table page, or to the end of the
3007                  * range being removed.
3008                  */
3009                 if (pdnxt > eva)
3010                         pdnxt = eva;
3011
3012                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3013                     sva += PAGE_SIZE) {
3014                         if (*pte == 0)
3015                                 continue;
3016
3017                         /*
3018                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3019                          * by pmap_remove_pte().
3020                          */
3021                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3022                                 anyvalid = 1;
3023                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3024                                 break;
3025                 }
3026         }
3027 out:
3028         sched_unpin();
3029         if (anyvalid)
3030                 pmap_invalidate_all(pmap);
3031         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3032         PMAP_UNLOCK(pmap);
3033         pmap_free_zero_pages(&free);
3034 }
3035
3036 /*
3037  *      Routine:        pmap_remove_all
3038  *      Function:
3039  *              Removes this physical page from
3040  *              all physical maps in which it resides.
3041  *              Reflects back modify bits to the pager.
3042  *
3043  *      Notes:
3044  *              Original versions of this routine were very
3045  *              inefficient because they iteratively called
3046  *              pmap_remove (slow...)
3047  */
3048
3049 void
3050 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3051 {
3052         struct md_page *pvh;
3053         pv_entry_t pv;
3054         pmap_t pmap;
3055         pt_entry_t *pte, tpte;
3056         pd_entry_t *pde;
3057         vm_offset_t va;
3058         struct spglist free;
3059
3060         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3061             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3062         SLIST_INIT(&free);
3063         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3064         sched_pin();
3065         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3066                 goto small_mappings;
3067         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3068         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3069                 va = pv->pv_va;
3070                 pmap = PV_PMAP(pv);
3071                 PMAP_LOCK(pmap);
3072                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3073                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3074                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3075         }
3076 small_mappings:
3077         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3078                 pmap = PV_PMAP(pv);
3079                 PMAP_LOCK(pmap);
3080                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3081                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3082                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3083                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3084                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3085                 tpte = pte_load_clear(pte);
3086                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3087                     pmap, pv->pv_va));
3088                 if (tpte & PG_W)
3089                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3090                 if (tpte & PG_A)
3091                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3092
3093                 /*
3094                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3095                  */
3096                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3097                         vm_page_dirty(m);
3098                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3099                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3100                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3101                 free_pv_entry(pmap, pv);
3102                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3103         }
3104         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3105         sched_unpin();
3106         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3107         pmap_free_zero_pages(&free);
3108 }
3109
3110 /*
3111  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3112  */
3113 static boolean_t
3114 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3115 {
3116         pd_entry_t newpde, oldpde;
3117         vm_offset_t eva, va;
3118         vm_page_t m;
3119         boolean_t anychanged;
3120
3121         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3122         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3123             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3124         anychanged = FALSE;
3125 retry:
3126         oldpde = newpde = *pde;
3127         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3128                 eva = sva + NBPDR;
3129                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3130                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3131                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3132                                 vm_page_dirty(m);
3133         }
3134         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3135                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3136 #ifdef PAE
3137         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3138                 newpde |= pg_nx;
3139 #endif
3140         if (newpde != oldpde) {
3141                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3142                         goto retry;
3143                 if (oldpde & PG_G)
3144                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3145                 else
3146                         anychanged = TRUE;
3147         }
3148         return (anychanged);
3149 }
3150
3151 /*
3152  *      Set the physical protection on the
3153  *      specified range of this map as requested.
3154  */
3155 void
3156 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3157 {
3158         vm_offset_t pdnxt;
3159         pd_entry_t ptpaddr;
3160         pt_entry_t *pte;
3161         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3162
3163         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3164                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3165                 return;
3166         }
3167
3168 #ifdef PAE
3169         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3170             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3171                 return;
3172 #else
3173         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3174                 return;
3175 #endif
3176
3177         if (pmap_is_current(pmap))
3178                 pv_lists_locked = FALSE;
3179         else {
3180                 pv_lists_locked = TRUE;
3181 resume:
3182                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3183                 sched_pin();
3184         }
3185         anychanged = FALSE;
3186
3187         PMAP_LOCK(pmap);
3188         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3189                 pt_entry_t obits, pbits;
3190                 u_int pdirindex;
3191
3192                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3193                 if (pdnxt < sva)
3194                         pdnxt = eva;
3195
3196                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3197                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3198
3199                 /*
3200                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3201                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3202                  */
3203                 if (ptpaddr == 0)
3204                         continue;
3205
3206                 /*
3207                  * Check for large page.
3208                  */
3209                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3210                         /*
3211                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3212                          * demote the mapping and fall through.
3213                          */
3214                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3215                                 /*
3216                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3217                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3218                                  */
3219                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3220                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3221                                         anychanged = TRUE;
3222                                 continue;
3223                         } else {
3224                                 if (!pv_lists_locked) {
3225                                         pv_lists_locked = TRUE;
3226                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3227                                                 if (anychanged)
3228                                                         pmap_invalidate_all(
3229                                                             pmap);
3230                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3231                                                 goto resume;
3232                                         }
3233                                         sched_pin();
3234                                 }
3235                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3236                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3237                                         /*
3238                                          * The large page mapping was
3239                                          * destroyed.
3240                                          */
3241                                         continue;
3242                                 }
3243                         }
3244                 }
3245
3246                 if (pdnxt > eva)
3247                         pdnxt = eva;
3248
3249                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3250                     sva += PAGE_SIZE) {
3251                         vm_page_t m;
3252
3253 retry:
3254                         /*
3255                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3256                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3257                          * significant 32 bits.
3258                          */
3259                         obits = pbits = *pte;
3260                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3261                                 continue;
3262
3263                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3264                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3265                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3266                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3267                                         vm_page_dirty(m);
3268                                 }
3269                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3270                         }
3271 #ifdef PAE
3272                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3273                                 pbits |= pg_nx;
3274 #endif
3275
3276                         if (pbits != obits) {
3277 #ifdef PAE
3278                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3279                                         goto retry;
3280 #else
3281                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3282                                     pbits))
3283                                         goto retry;
3284 #endif
3285                                 if (obits & PG_G)
3286                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3287                                 else
3288                                         anychanged = TRUE;
3289                         }
3290                 }
3291         }
3292         if (anychanged)
3293                 pmap_invalidate_all(pmap);
3294         if (pv_lists_locked) {
3295                 sched_unpin();
3296                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3297         }
3298         PMAP_UNLOCK(pmap);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3303  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3304  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3305  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3306  * mappings must have identical characteristics.
3307  *
3308  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3309  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3310  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3311  * pmap.
3312  */
3313 static void
3314 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3315 {
3316         pd_entry_t newpde;
3317         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3318         vm_offset_t oldpteva;
3319         vm_page_t mpte;
3320
3321         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3322
3323         /*
3324          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3325          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3326          * within a 2- or 4MB page.
3327          */
3328         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3329 setpde:
3330         newpde = *firstpte;
3331         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3332                 pmap_pde_p_failures++;
3333                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3334                     " in pmap %p", va, pmap);
3335                 return;
3336         }
3337         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3338                 pmap_pde_p_failures++;
3339                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3340                     " in pmap %p", va, pmap);
3341                 return;
3342         }
3343         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3344                 /*
3345                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3346                  * a TLB invalidation.
3347                  */
3348                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3349                     ~PG_RW))  
3350                         goto setpde;
3351                 newpde &= ~PG_RW;
3352         }
3353
3354         /* 
3355          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3356          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3357          * characteristics to the first PTE.
3358          */
3359         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3360         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3361 setpte:
3362                 oldpte = *pte;
3363                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3364                         pmap_pde_p_failures++;
3365                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3366                             " in pmap %p", va, pmap);
3367                         return;
3368                 }
3369                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3370                         /*
3371                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3372                          * without a TLB invalidation.
3373                          */
3374                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3375                             oldpte & ~PG_RW))
3376                                 goto setpte;
3377                         oldpte &= ~PG_RW;
3378                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3379                             (va & ~PDRMASK);
3380                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3381                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3382                 }
3383                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3384                         pmap_pde_p_failures++;
3385                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3386                             " in pmap %p", va, pmap);
3387                         return;
3388                 }
3389                 pa -= PAGE_SIZE;
3390         }
3391
3392         /*
3393          * Save the page table page in its current state until the PDE
3394          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3395          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3396          */
3397         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3398         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3399             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3400             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3401         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3402             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3403         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3404                 pmap_pde_p_failures++;
3405                 CTR2(KTR_PMAP,
3406                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3407                     pmap);
3408                 return;
3409         }
3410
3411         /*
3412          * Promote the pv entries.
3413          */
3414         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3415                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3416
3417         /*
3418          * Propagate the PAT index to its proper position.
3419          */
3420         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3421                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3422
3423         /*
3424          * Map the superpage.
3425          */
3426         if (workaround_erratum383)
3427                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3428         else if (pmap == kernel_pmap)
3429                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3430         else
3431                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3432
3433         pmap_pde_promotions++;
3434         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3435             " in pmap %p", va, pmap);
3436 }
3437
3438 /*
3439  *      Insert the given physical page (p) at
3440  *      the specified virtual address (v) in the
3441  *      target physical map with the protection requested.
3442  *
3443  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3444  *      that the related pte can not be reclaimed.
3445  *
3446  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3447  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3448  *      insert this page into the given map NOW.
3449  */
3450 void
3451 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3452     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3453 {
3454         pd_entry_t *pde;
3455         pt_entry_t *pte;
3456         pt_entry_t newpte, origpte;
3457         pv_entry_t pv;
3458         vm_paddr_t opa, pa;
3459         vm_page_t mpte, om;
3460         boolean_t invlva;
3461
3462         va = trunc_page(va);
3463         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3464         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3465             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3466             va));
3467         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3468                 VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3469
3470         mpte = NULL;
3471
3472         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3473         PMAP_LOCK(pmap);
3474         sched_pin();
3475
3476         /*
3477          * In the case that a page table page is not
3478          * resident, we are creating it here.
3479          */
3480         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3481                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3482         }
3483
3484         pde = pmap_pde(pmap, va);
3485         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3486                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3487         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3488
3489         /*
3490          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3491          */
3492         if (pte == NULL) {
3493                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3494                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3495         }
3496
3497         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3498         om = NULL;
3499         origpte = *pte;
3500         opa = origpte & PG_FRAME;
3501
3502         /*
3503          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3504          */
3505         if (origpte && (opa == pa)) {
3506                 /*
3507                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3508                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3509                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3510                  * the PT page will be also.
3511                  */
3512                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3513                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3514                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3515                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3516
3517                 /*
3518                  * Remove extra pte reference
3519                  */
3520                 if (mpte)
3521                         mpte->wire_count--;
3522
3523                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3524                         om = m;
3525                         pa |= PG_MANAGED;
3526                 }
3527                 goto validate;
3528         } 
3529
3530         pv = NULL;
3531
3532         /*
3533          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3534          * handle validating new mapping.
3535          */
3536         if (opa) {
3537                 if (origpte & PG_W)
3538                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3539                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3540                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3541                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3542                 }
3543                 if (mpte != NULL) {
3544                         mpte->wire_count--;
3545                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3546                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3547                              " va: 0x%x", va));
3548                 }
3549         } else
3550                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3551
3552         /*
3553          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3554          */
3555         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3556                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3557                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3558                 if (pv == NULL)
3559                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3560                 pv->pv_va = va;
3561                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3562                 pa |= PG_MANAGED;
3563         } else if (pv != NULL)
3564                 free_pv_entry(pmap, pv);
3565
3566         /*
3567          * Increment counters
3568          */
3569         if (wired)
3570                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3571
3572 validate:
3573         /*
3574          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3575          */
3576         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3577         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3578                 newpte |= PG_RW;
3579                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3580                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3581         }
3582 #ifdef PAE
3583         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3584                 newpte |= pg_nx;
3585 #endif
3586         if (wired)
3587                 newpte |= PG_W;
3588         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3589                 newpte |= PG_U;
3590         if (pmap == kernel_pmap)
3591                 newpte |= pgeflag;
3592
3593         /*
3594          * if the mapping or permission bits are different, we need
3595          * to update the pte.
3596          */
3597         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3598                 newpte |= PG_A;
3599                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3600                         newpte |= PG_M;
3601                 if (origpte & PG_V) {
3602                         invlva = FALSE;
3603                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3604                         if (origpte & PG_A) {
3605                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3606                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3607                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3608                                         invlva = TRUE;
3609 #ifdef PAE
3610                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3611                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3612                                         invlva = TRUE;
3613 #endif
3614                         }
3615                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3616                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3617                                         vm_page_dirty(om);
3618                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3619                                         invlva = TRUE;
3620                         }
3621                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3622                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3623                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3624                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3625                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3626                         if (invlva)
3627                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3628                 } else
3629                         pte_store(pte, newpte);
3630         }
3631
3632         /*
3633          * If both the page table page and the reservation are fully
3634          * populated, then attempt promotion.
3635          */
3636         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3637             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3638             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3639                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3640
3641         sched_unpin();
3642         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3643         PMAP_UNLOCK(pmap);
3644 }
3645
3646 /*
3647  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3648  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3649  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3650  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3651  */
3652 static boolean_t
3653 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3654 {
3655         pd_entry_t *pde, newpde;
3656
3657         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3658         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3659         pde = pmap_pde(pmap, va);
3660         if (*pde != 0) {
3661                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3662                     " in pmap %p", va, pmap);
3663                 return (FALSE);
3664         }
3665         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3666             PG_PS | PG_V;
3667         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3668                 newpde |= PG_MANAGED;
3669
3670                 /*
3671                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3672                  */
3673                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3674                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3675                             " in pmap %p", va, pmap);
3676                         return (FALSE);
3677                 }
3678         }
3679 #ifdef PAE
3680         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3681                 newpde |= pg_nx;
3682 #endif
3683         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3684                 newpde |= PG_U;
3685
3686         /*
3687          * Increment counters.
3688          */
3689         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3690
3691         /*
3692          * Map the superpage.
3693          */
3694         pde_store(pde, newpde);
3695
3696         pmap_pde_mappings++;
3697         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3698             " in pmap %p", va, pmap);
3699         return (TRUE);
3700 }
3701
3702 /*
3703  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3704  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3705  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3706  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3707  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3708  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3709  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3710  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3711  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3712  * corresponding offset from m_start are mapped.
3713  */
3714 void
3715 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3716     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3717 {
3718         vm_offset_t va;
3719         vm_page_t m, mpte;
3720         vm_pindex_t diff, psize;
3721
3722         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3723
3724         psize = atop(end - start);
3725         mpte = NULL;
3726         m = m_start;
3727         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3728         PMAP_LOCK(pmap);
3729         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3730                 va = start + ptoa(diff);
3731                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3732                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3733                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3734                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3735                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3736                 else
3737                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3738                             mpte);
3739                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3740         }
3741         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3742         PMAP_UNLOCK(pmap);
3743 }
3744
3745 /*
3746  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3747  * 1. Current pmap & pmap exists.
3748  * 2. Not wired.
3749  * 3. Read access.
3750  * 4. No page table pages.
3751  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3752  */
3753
3754 void
3755 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3756 {
3757
3758         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3759         PMAP_LOCK(pmap);
3760         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3761         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3762         PMAP_UNLOCK(pmap);
3763 }
3764
3765 static vm_page_t
3766 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3767     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3768 {
3769         pt_entry_t *pte;
3770         vm_paddr_t pa;
3771         struct spglist free;
3772
3773         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3774             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3775             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3776         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3777         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3778
3779         /*
3780          * In the case that a page table page is not
3781          * resident, we are creating it here.
3782          */
3783         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3784                 u_int ptepindex;
3785                 pd_entry_t ptepa;
3786
3787                 /*
3788                  * Calculate pagetable page index
3789                  */
3790                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3791                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3792                         mpte->wire_count++;
3793                 } else {
3794                         /*
3795                          * Get the page directory entry
3796                          */
3797                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3798
3799                         /*
3800                          * If the page table page is mapped, we just increment
3801                          * the hold count, and activate it.
3802                          */
3803                         if (ptepa) {
3804                                 if (ptepa & PG_PS)
3805                                         return (NULL);
3806                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3807                                 mpte->wire_count++;
3808                         } else {
3809                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3810                                     M_NOWAIT);
3811                                 if (mpte == NULL)
3812                                         return (mpte);
3813                         }
3814                 }
3815         } else {
3816                 mpte = NULL;
3817         }
3818
3819         /*
3820          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3821          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3822          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3823          * But that isn't as quick as vtopte.
3824          */
3825         pte = vtopte(va);
3826         if (*pte) {
3827                 if (mpte != NULL) {
3828                         mpte->wire_count--;
3829                         mpte = NULL;
3830                 }
3831                 return (mpte);
3832         }
3833
3834         /*
3835          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3836          */
3837         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3838             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3839                 if (mpte != NULL) {
3840                         SLIST_INIT(&free);
3841                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3842                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3843                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3844                         }
3845                         
3846                         mpte = NULL;
3847                 }
3848                 return (mpte);
3849         }
3850
3851         /*
3852          * Increment counters
3853          */
3854         pmap->pm_stats.resident_count++;
3855
3856         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3857 #ifdef PAE
3858         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3859                 pa |= pg_nx;
3860 #endif
3861
3862         /*
3863          * Now validate mapping with RO protection
3864          */
3865         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3866                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3867         else
3868                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3869         return (mpte);
3870 }
3871
3872 /*
3873  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3874  * to be used for panic dumps.
3875  */
3876 void *
3877 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3878 {
3879         vm_offset_t va;
3880
3881         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3882         pmap_kenter(va, pa);
3883         invlpg(va);
3884         return ((void *)crashdumpmap);
3885 }
3886
3887 /*
3888  * This code maps large physical mmap regions into the
3889  * processor address space.  Note that some shortcuts
3890  * are taken, but the code works.
3891  */
3892 void
3893 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3894     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3895 {
3896         pd_entry_t *pde;
3897         vm_paddr_t pa, ptepa;
3898         vm_page_t p;
3899         int pat_mode;
3900
3901         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3902         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3903             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3904         if (pseflag && 
3905             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3906                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3907                         return;
3908                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3909                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3910                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3911                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3912
3913                 /*
3914                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3915                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3916                  */
3917                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3918                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3919                         return;
3920
3921                 /*
3922                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3923                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3924                  * memory attributes.
3925                  */
3926                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3927                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3928                     pa += PAGE_SIZE) {
3929                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3930                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3931                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3932                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3933                                 return;
3934                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3935                 }
3936
3937                 /*
3938                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3939                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3940                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3941                  */
3942                 PMAP_LOCK(pmap);
3943                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3944                     size; pa += NBPDR) {
3945                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3946                         if (*pde == 0) {
3947                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3948                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3949                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3950                                     PAGE_SIZE;
3951                                 pmap_pde_mappings++;
3952                         }
3953                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3954                         addr += NBPDR;
3955                 }
3956                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3957         }
3958 }
3959
3960 /*
3961  *      Routine:        pmap_change_wiring
3962  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3963  *                      pair.
3964  *      In/out conditions:
3965  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3966  */
3967 void
3968 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3969 {
3970         pd_entry_t *pde;
3971         pt_entry_t *pte;
3972         boolean_t are_queues_locked;
3973
3974         are_queues_locked = FALSE;
3975 retry:
3976         PMAP_LOCK(pmap);
3977         pde = pmap_pde(pmap, va);
3978         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3979                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3980                         if (!are_queues_locked) {
3981                                 are_queues_locked = TRUE;
3982                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3983                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3984                                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3985                                         goto retry;
3986                                 }
3987                         }
3988                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3989                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3990                 } else
3991                         goto out;
3992         }
3993         pte = pmap_pte(pmap, va);
3994
3995         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3996                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3997         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3998                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3999
4000         /*
4001          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
4002          * invalidate TLB.
4003          */
4004         pmap_pte_set_w(pte, wired);
4005         pmap_pte_release(pte);
4006 out:
4007         if (are_queues_locked)
4008                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4009         PMAP_UNLOCK(pmap);
4010 }
4011
4012
4013
4014 /*
4015  *      Copy the range specified by src_addr/len
4016  *      from the source map to the range dst_addr/len
4017  *      in the destination map.
4018  *
4019  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4020  */
4021
4022 void
4023 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4024     vm_offset_t src_addr)
4025 {
4026         struct spglist free;
4027         vm_offset_t addr;
4028         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4029         vm_offset_t pdnxt;
4030
4031         if (dst_addr != src_addr)
4032                 return;
4033
4034         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4035                 return;
4036
4037         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4038         if (dst_pmap < src_pmap) {
4039                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4040                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4041         } else {
4042                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4043                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4044         }
4045         sched_pin();
4046         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4047                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4048                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4049                 pd_entry_t srcptepaddr;
4050                 u_int ptepindex;
4051
4052                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4053                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4054
4055                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4056                 if (pdnxt < addr)
4057                         pdnxt = end_addr;
4058                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4059
4060                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4061                 if (srcptepaddr == 0)
4062                         continue;
4063                         
4064                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4065                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4066                                 continue;
4067                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4068                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4069                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4070                             PG_PS_FRAME))) {
4071                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4072                                     ~PG_W;
4073                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4074                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4075                         }
4076                         continue;
4077                 }
4078
4079                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4080                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4081                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4082
4083                 if (pdnxt > end_addr)
4084                         pdnxt = end_addr;
4085
4086                 src_pte = vtopte(addr);
4087                 while (addr < pdnxt) {
4088                         pt_entry_t ptetemp;
4089                         ptetemp = *src_pte;
4090                         /*
4091                          * we only virtual copy managed pages
4092                          */
4093                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4094                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4095                                     M_NOWAIT);
4096                                 if (dstmpte == NULL)
4097                                         goto out;
4098                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4099                                 if (*dst_pte == 0 &&
4100                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4101                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4102                                         /*
4103                                          * Clear the wired, modified, and
4104                                          * accessed (referenced) bits
4105                                          * during the copy.
4106                                          */
4107                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4108                                             PG_A);
4109                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4110                                 } else {
4111                                         SLIST_INIT(&free);
4112                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4113                                             &free)) {
4114                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4115                                                     addr);
4116                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4117                                         }
4118                                         goto out;
4119                                 }
4120                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4121                                         break;
4122                         }
4123                         addr += PAGE_SIZE;
4124                         src_pte++;
4125                 }
4126         }
4127 out:
4128         sched_unpin();
4129         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4130         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4131         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4132 }       
4133
4134 static __inline void
4135 pagezero(void *page)
4136 {
4137 #if defined(I686_CPU)
4138         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4139 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4140                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4141                         sse2_pagezero(page);
4142                 else
4143 #endif
4144                         i686_pagezero(page);
4145         } else
4146 #endif
4147                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4148 }
4149
4150 /*
4151  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4152  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4153  */
4154 void
4155 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4156 {
4157         struct sysmaps *sysmaps;
4158
4159         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4160         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4161         if (*sysmaps->CMAP2)
4162                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4163         sched_pin();
4164         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4165             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4166         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4167         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4168         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4169         sched_unpin();
4170         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4171 }
4172
4173 /*
4174  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4175  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4176  *
4177  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4178  */
4179 void
4180 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4181 {
4182         struct sysmaps *sysmaps;
4183
4184         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4185         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4186         if (*sysmaps->CMAP2)
4187                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4188         sched_pin();
4189         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4190             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4191         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4192         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4193                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4194         else
4195                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4196         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4197         sched_unpin();
4198         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4199 }
4200
4201 /*
4202  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4203  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4204  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4205  *      outside of Giant.
4206  */
4207 void
4208 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4209 {
4210
4211         if (*CMAP3)
4212                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4213         sched_pin();
4214         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4215             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4216         invlcaddr(CADDR3);
4217         pagezero(CADDR3);
4218         *CMAP3 = 0;
4219         sched_unpin();
4220 }
4221
4222 /*
4223  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4224  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4225  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4226  *      time.
4227  */
4228 void
4229 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4230 {
4231         struct sysmaps *sysmaps;
4232
4233         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4234         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4235         if (*sysmaps->CMAP1)
4236                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4237         if (*sysmaps->CMAP2)
4238                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4239         sched_pin();
4240         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4241         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4242         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4243             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4244         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4245             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4246         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4247         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4248         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4249         sched_unpin();
4250         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4251 }
4252
4253 int unmapped_buf_allowed = 1;
4254
4255 void
4256 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4257     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4258 {
4259         struct sysmaps *sysmaps;
4260         vm_page_t a_pg, b_pg;
4261         char *a_cp, *b_cp;
4262         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4263         int cnt;
4264
4265         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4266         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4267         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4268                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4269         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4270                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4271         sched_pin();
4272         while (xfersize > 0) {
4273                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4274                 invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4275                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4276                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4277                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4278                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4279                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4280                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4281                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4282                     pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4283                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4284                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4285                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4286                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4287                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4288                 a_offset += cnt;
4289                 b_offset += cnt;
4290                 xfersize -= cnt;
4291         }
4292         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4293         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4294         sched_unpin();
4295         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4296 }
4297
4298 /*
4299  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4300  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4301  * be changed upwards or downwards in the future; it
4302  * is only necessary that true be returned for a small
4303  * subset of pmaps for proper page aging.
4304  */
4305 boolean_t
4306 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4307 {
4308         struct md_page *pvh;
4309         pv_entry_t pv;
4310         int loops = 0;
4311         boolean_t rv;
4312
4313         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4314             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4315         rv = FALSE;
4316         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4317         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4318                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4319                         rv = TRUE;
4320                         break;
4321                 }
4322                 loops++;
4323                 if (loops >= 16)
4324                         break;
4325         }
4326         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4327                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4328                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4329                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4330                                 rv = TRUE;
4331                                 break;
4332                         }
4333                         loops++;
4334                         if (loops >= 16)
4335                                 break;
4336                 }
4337         }
4338         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4339         return (rv);
4340 }
4341
4342 /*
4343  *      pmap_page_wired_mappings:
4344  *
4345  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4346  *      that are wired.
4347  */
4348 int
4349 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4350 {
4351         int count;
4352
4353         count = 0;
4354         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4355                 return (count);
4356         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4357         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4358         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4359             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4360                 count);
4361         }
4362         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4363         return (count);
4364 }
4365
4366 /*
4367  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4368  *
4369  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4370  */
4371 static int
4372 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4373 {
4374         pmap_t pmap;
4375         pt_entry_t *pte;
4376         pv_entry_t pv;
4377
4378         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4379         sched_pin();
4380         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4381                 pmap = PV_PMAP(pv);
4382                 PMAP_LOCK(pmap);
4383                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4384                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4385                         count++;
4386                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4387         }
4388         sched_unpin();
4389         return (count);
4390 }
4391
4392 /*
4393  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4394  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4395  */
4396 boolean_t
4397 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4398 {
4399         boolean_t rv;
4400
4401         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4402                 return (FALSE);
4403         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4404         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4405             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4406             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4407         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4408         return (rv);
4409 }
4410
4411 /*
4412  * Remove all pages from specified address space
4413  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4414  * is special cased for current process only, but
4415  * can have the more generic (and slightly slower)
4416  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4417  * in the case of running down an entire address space.
4418  */
4419 void
4420 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4421 {
4422         pt_entry_t *pte, tpte;
4423         vm_page_t m, mpte, mt;
4424         pv_entry_t pv;
4425         struct md_page *pvh;
4426         struct pv_chunk *pc, *npc;
4427         struct spglist free;
4428         int field, idx;
4429         int32_t bit;
4430         uint32_t inuse, bitmask;
4431         int allfree;
4432
4433         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4434                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4435                 return;
4436         }
4437         SLIST_INIT(&free);
4438         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4439         PMAP_LOCK(pmap);
4440         sched_pin();
4441         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4442                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4443                     pc->pc_pmap));
4444                 allfree = 1;
4445                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4446                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4447                         while (inuse != 0) {
4448                                 bit = bsfl(inuse);
4449                                 bitmask = 1UL << bit;
4450                                 idx = field * 32 + bit;
4451                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4452                                 inuse &= ~bitmask;
4453
4454                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4455                                 tpte = *pte;
4456                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4457                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4458                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4459                                 }
4460
4461                                 if (tpte == 0) {
4462                                         printf(
4463                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4464                                             pte, pv->pv_va);
4465                                         panic("bad pte");
4466                                 }
4467
4468 /*
4469  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4470  */
4471                                 if (tpte & PG_W) {
4472                                         allfree = 0;
4473                                         continue;
4474                                 }
4475
4476                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4477                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4478                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4479                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4480                                     (uintmax_t)tpte));
4481
4482                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4483                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4484                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4485                                     (uintmax_t)tpte));
4486
4487                                 pte_clear(pte);
4488
4489                                 /*
4490                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4491                                  */
4492                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4493                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4494                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4495                                                         vm_page_dirty(mt);
4496                                         } else
4497                                                 vm_page_dirty(m);
4498                                 }
4499
4500                                 /* Mark free */
4501                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4502                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4503                                 pv_entry_count--;
4504                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4505                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4506                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4507                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4508                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4509                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4510                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4511                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4512                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4513                                         }
4514                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4515                                         if (mpte != NULL) {
4516                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4517                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4518                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4519                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4520                                                 mpte->wire_count = 0;
4521                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4522                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4523                                         }
4524                                 } else {
4525                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4526                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4527                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4528                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4529                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4530                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4531                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4532                                         }
4533                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4534                                 }
4535                         }
4536                 }
4537                 if (allfree) {
4538                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4539                         free_pv_chunk(pc);
4540                 }
4541         }
4542         sched_unpin();
4543         pmap_invalidate_all(pmap);
4544         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4545         PMAP_UNLOCK(pmap);
4546         pmap_free_zero_pages(&free);
4547 }
4548
4549 /*
4550  *      pmap_is_modified:
4551  *
4552  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4553  *      in any physical maps.
4554  */
4555 boolean_t
4556 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4557 {
4558         boolean_t rv;
4559
4560         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4561             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4562
4563         /*
4564          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4565          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4566          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4567          */
4568         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4569         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4570                 return (FALSE);
4571         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4572         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4573             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4574             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4575         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4576         return (rv);
4577 }
4578
4579 /*
4580  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4581  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4582  * mappings are supported.
4583  */
4584 static boolean_t
4585 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4586 {
4587         pv_entry_t pv;
4588         pt_entry_t *pte;
4589         pmap_t pmap;
4590         boolean_t rv;
4591
4592         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4593         rv = FALSE;
4594         sched_pin();
4595         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4596                 pmap = PV_PMAP(pv);
4597                 PMAP_LOCK(pmap);
4598                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4599                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4600                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4601                 if (rv)
4602                         break;
4603         }
4604         sched_unpin();
4605         return (rv);
4606 }
4607
4608 /*
4609  *      pmap_is_prefaultable:
4610  *
4611  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4612  *      for prefault.
4613  */
4614 boolean_t
4615 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4616 {
4617         pd_entry_t *pde;
4618         pt_entry_t *pte;
4619         boolean_t rv;
4620
4621         rv = FALSE;
4622         PMAP_LOCK(pmap);
4623         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4624         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4625                 pte = vtopte(addr);
4626                 rv = *pte == 0;
4627         }
4628         PMAP_UNLOCK(pmap);
4629         return (rv);
4630 }
4631
4632 /*
4633  *      pmap_is_referenced:
4634  *
4635  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4636  *      in any physical maps.
4637  */
4638 boolean_t
4639 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4640 {
4641         boolean_t rv;
4642
4643         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4644             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4645         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4646         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4647             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4648             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4649         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4650         return (rv);
4651 }
4652
4653 /*
4654  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4655  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4656  */
4657 static boolean_t
4658 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4659 {
4660         pv_entry_t pv;
4661         pt_entry_t *pte;
4662         pmap_t pmap;
4663         boolean_t rv;
4664
4665         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4666         rv = FALSE;
4667         sched_pin();
4668         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4669                 pmap = PV_PMAP(pv);
4670                 PMAP_LOCK(pmap);
4671                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4672                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4673                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4674                 if (rv)
4675                         break;
4676         }
4677         sched_unpin();
4678         return (rv);
4679 }
4680
4681 /*
4682  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4683  */
4684 void
4685 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4686 {
4687         struct md_page *pvh;
4688         pv_entry_t next_pv, pv;
4689         pmap_t pmap;
4690         pd_entry_t *pde;
4691         pt_entry_t oldpte, *pte;
4692         vm_offset_t va;
4693
4694         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4695             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4696
4697         /*
4698          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4699          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4700          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4701          */
4702         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4703         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4704                 return;
4705         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4706         sched_pin();
4707         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4708                 goto small_mappings;
4709         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4710         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4711                 va = pv->pv_va;
4712                 pmap = PV_PMAP(pv);
4713                 PMAP_LOCK(pmap);
4714                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4715                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4716                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4717                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4718         }
4719 small_mappings:
4720         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4721                 pmap = PV_PMAP(pv);
4722                 PMAP_LOCK(pmap);
4723                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4724                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4725                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4726                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4727 retry:
4728                 oldpte = *pte;
4729                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4730                         /*
4731                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4732                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4733                          * significant 32 bits.
4734                          */
4735                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4736                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4737                                 goto retry;
4738                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4739                                 vm_page_dirty(m);
4740                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4741                 }
4742                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4743         }
4744         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4745         sched_unpin();
4746         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4747 }
4748
4749 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4750
4751 /*
4752  *      pmap_ts_referenced:
4753  *
4754  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4755  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4756  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4757  *      reference bits set.
4758  *
4759  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4760  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4761  *      optimal aging of shared pages.
4762  */
4763 int
4764 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4765 {
4766         struct md_page *pvh;
4767         pv_entry_t pv, pvf;
4768         pmap_t pmap;
4769         pd_entry_t *pde;
4770         pt_entry_t *pte;
4771         vm_paddr_t pa;
4772         int rtval = 0;
4773
4774         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4775             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4776         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4777         pvh = pa_to_pvh(pa);
4778         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4779         sched_pin();
4780         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4781             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4782                 goto small_mappings;
4783         pv = pvf;
4784         do {
4785                 pmap = PV_PMAP(pv);
4786                 PMAP_LOCK(pmap);
4787                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4788                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4789                         /*
4790                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4791                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4792                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4793                          * on the physical page number, the virtual superpage
4794                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4795                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4796                          * reference bit will result in clearing that bit.
4797                          * This function is designed to avoid the selection of
4798                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4799                          *
4800                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4801                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4802                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4803                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4804                          * since the superpage is wired, the current state of
4805                          * its reference bit won't affect page replacement.
4806                          */
4807                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4808                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4809                             (*pde & PG_W) == 0) {
4810                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4811                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4812                         }
4813                         rtval++;
4814                 }
4815                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4816                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4817                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4818                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4819                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4820                 }
4821                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4822                         goto out;
4823         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4824 small_mappings:
4825         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4826                 goto out;
4827         pv = pvf;
4828         do {
4829                 pmap = PV_PMAP(pv);
4830                 PMAP_LOCK(pmap);
4831                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4832                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4833                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4834                     m));
4835                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4836                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4837                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4838                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4839                         rtval++;
4840                 }
4841                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4842                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4843                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4844                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4845                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4846                 }
4847         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4848             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4849 out:
4850         sched_unpin();
4851         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4852         return (rtval);
4853 }
4854
4855 /*
4856  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4857  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4858  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4859  */
4860 void
4861 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4862 {
4863         pd_entry_t oldpde, *pde;
4864         pt_entry_t *pte;
4865         vm_offset_t pdnxt;
4866         vm_page_t m;
4867         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4868
4869         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4870                 return;
4871         if (pmap_is_current(pmap))
4872                 pv_lists_locked = FALSE;
4873         else {
4874                 pv_lists_locked = TRUE;
4875 resume:
4876                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4877                 sched_pin();
4878         }
4879         anychanged = FALSE;
4880         PMAP_LOCK(pmap);
4881         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4882                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4883                 if (pdnxt < sva)
4884                         pdnxt = eva;
4885                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4886                 oldpde = *pde;
4887                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4888                         continue;
4889                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4890                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4891                                 continue;
4892                         if (!pv_lists_locked) {
4893                                 pv_lists_locked = TRUE;
4894                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4895                                         if (anychanged)
4896                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4897                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4898                                         goto resume;
4899                                 }
4900                                 sched_pin();
4901                         }
4902                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4903                                 /*
4904                                  * The large page mapping was destroyed.
4905                                  */
4906                                 continue;
4907                         }
4908
4909                         /*
4910                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4911                          * mapping to a single page so that a subsequent
4912                          * access may repromote.  Since the underlying page
4913                          * table page is fully populated, this removal never
4914                          * frees a page table page.
4915                          */
4916                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4917                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4918                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4919                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4920                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4921                                 anychanged = TRUE;
4922                         }
4923                 }
4924                 if (pdnxt > eva)
4925                         pdnxt = eva;
4926                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4927                     sva += PAGE_SIZE) {
4928                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4929                             PG_V))
4930                                 continue;
4931                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4932                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4933                                         /*
4934                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4935                                          * can be avoided by making the page
4936                                          * dirty now.
4937                                          */
4938                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4939                                         vm_page_dirty(m);
4940                                 }
4941                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4942                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4943                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4944                         else
4945                                 continue;
4946                         if ((*pte & PG_G) != 0)
4947                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
4948                         else
4949                                 anychanged = TRUE;
4950                 }
4951         }
4952         if (anychanged)
4953                 pmap_invalidate_all(pmap);
4954         if (pv_lists_locked) {
4955                 sched_unpin();
4956                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4957         }
4958         PMAP_UNLOCK(pmap);
4959 }
4960
4961 /*
4962  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4963  */
4964 void
4965 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4966 {
4967         struct md_page *pvh;
4968         pv_entry_t next_pv, pv;
4969         pmap_t pmap;
4970         pd_entry_t oldpde, *pde;
4971         pt_entry_t oldpte, *pte;
4972         vm_offset_t va;
4973
4974         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4975             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4976         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4977         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4978             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4979
4980         /*
4981          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4982          * If the object containing the page is locked and the page is not
4983          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4984          */
4985         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4986                 return;
4987         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4988         sched_pin();
4989         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4990                 goto small_mappings;
4991         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4992         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4993                 va = pv->pv_va;
4994                 pmap = PV_PMAP(pv);
4995                 PMAP_LOCK(pmap);
4996                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4997                 oldpde = *pde;
4998                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4999                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5000                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5001                                         /*
5002                                          * Write protect the mapping to a
5003                                          * single page so that a subsequent
5004                                          * write access may repromote.
5005                                          */
5006                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5007                                             PG_PS_FRAME);
5008                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5009                                         oldpte = *pte;
5010                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5011                                                 /*
5012                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5013                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5014                                                  * significant 32 bits.
5015                                                  */
5016                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5017                                                     oldpte,
5018                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5019                                                         oldpte = *pte;
5020                                                 vm_page_dirty(m);
5021                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5022                                         }
5023                                 }
5024                         }
5025                 }
5026                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5027         }
5028 small_mappings:
5029         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5030                 pmap = PV_PMAP(pv);
5031                 PMAP_LOCK(pmap);
5032                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5033                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5034                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5035                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5036                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5037                         /*
5038                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5039                          * in size, PG_M is among the least significant
5040                          * 32 bits. 
5041                          */
5042                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5043                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5044                 }
5045                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5046         }
5047         sched_unpin();
5048         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5049 }
5050
5051 /*
5052  * Miscellaneous support routines follow
5053  */
5054
5055 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5056 static __inline void
5057 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5058 {
5059         u_int opte, npte;
5060
5061         /*
5062          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5063          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5064          */
5065         do {
5066                 opte = *(u_int *)pte;
5067                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5068                 npte |= cache_bits;
5069         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5070 }
5071
5072 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5073 static __inline void
5074 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5075 {
5076         u_int opde, npde;
5077
5078         /*
5079          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5080          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5081          */
5082         do {
5083                 opde = *(u_int *)pde;
5084                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5085                 npde |= cache_bits;
5086         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5087 }
5088
5089 /*
5090  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5091  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5092  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5093  * NOT real memory.
5094  */
5095 void *
5096 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5097 {
5098         vm_offset_t va, offset;
5099         vm_size_t tmpsize;
5100
5101         offset = pa & PAGE_MASK;
5102         size = round_page(offset + size);
5103         pa = pa & PG_FRAME;
5104
5105         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5106                 va = KERNBASE + pa;
5107         else
5108                 va = kva_alloc(size);
5109         if (!va)
5110                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5111
5112         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5113                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5114         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5115         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
5116         return ((void *)(va + offset));
5117 }
5118
5119 void *
5120 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5121 {
5122
5123         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5124 }
5125
5126 void *
5127 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5128 {
5129
5130         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5131 }
5132
5133 void
5134 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5135 {
5136         vm_offset_t base, offset;
5137
5138         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5139                 return;
5140         base = trunc_page(va);
5141         offset = va & PAGE_MASK;
5142         size = round_page(offset + size);
5143         kva_free(base, size);
5144 }
5145
5146 /*
5147  * Sets the memory attribute for the specified page.
5148  */
5149 void
5150 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5151 {
5152
5153         m->md.pat_mode = ma;
5154         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5155                 return;
5156
5157         /*
5158          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5159          * See pmap_invalidate_cache_range().
5160          *
5161          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5162          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5163          * flushes the cache.
5164          */    
5165         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5166                 return;
5167
5168         /*
5169          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5170          * support self snoop, map the page transient and do
5171          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5172          * pmap_invalidate_cache_range().
5173          */
5174         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5175                 pmap_flush_page(m);
5176 }
5177
5178 static void
5179 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5180 {
5181         struct sysmaps *sysmaps;
5182         vm_offset_t sva, eva;
5183
5184         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5185                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5186                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5187                 if (*sysmaps->CMAP2)
5188                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5189                 sched_pin();
5190                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5191                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5192                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5193                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5194                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5195
5196                 /*
5197                  * Use mfence despite the ordering implied by
5198                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5199                  * to be ordered by any other instruction.
5200                  */
5201                 mfence();
5202                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5203                         clflush(sva);
5204                 mfence();
5205                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5206                 sched_unpin();
5207                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5208         } else
5209                 pmap_invalidate_cache();
5210 }
5211
5212 /*
5213  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5214  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5215  * completely contained within either the kernel map.
5216  *
5217  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5218  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5219  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5220  * there was insufficient memory available to complete the change.
5221  */
5222 int
5223 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5224 {
5225         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5226         pd_entry_t *pde;
5227         pt_entry_t *pte;
5228         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5229         boolean_t changed;
5230
5231         base = trunc_page(va);
5232         offset = va & PAGE_MASK;
5233         size = round_page(offset + size);
5234
5235         /*
5236          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5237          */
5238         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5239                 return (EINVAL);
5240
5241         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5242         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5243         changed = FALSE;
5244
5245         /*
5246          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5247          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5248          */
5249         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5250         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5251                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5252                 if (*pde == 0) {
5253                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5254                         return (EINVAL);
5255                 }
5256                 if (*pde & PG_PS) {
5257                         /*
5258                          * If the current 2/4MB page already has
5259                          * the required memory type, then we need not
5260                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5261                          * the next 2/4MB page frame.
5262                          */
5263                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5264                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5265                                 continue;
5266                         }
5267
5268                         /*
5269                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5270                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5271                          * within the range, then we need not break
5272                          * down this page into 4KB pages.
5273                          */
5274                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5275                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5276                                 tmpva += NBPDR;
5277                                 continue;
5278                         }
5279                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5280                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5281                                 return (ENOMEM);
5282                         }
5283                 }
5284                 pte = vtopte(tmpva);
5285                 if (*pte == 0) {
5286                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5287                         return (EINVAL);
5288                 }
5289                 tmpva += PAGE_SIZE;
5290         }
5291         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5292
5293         /*
5294          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5295          * cache mode if required.
5296          */
5297         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5298                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5299                 if (*pde & PG_PS) {
5300                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5301                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5302                                 changed = TRUE;
5303                         }
5304                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5305                 } else {
5306                         pte = vtopte(tmpva);
5307                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5308                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5309                                 changed = TRUE;
5310                         }
5311                         tmpva += PAGE_SIZE;
5312                 }
5313         }
5314
5315         /*
5316          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5317          * shouldn't be, etc.
5318          */
5319         if (changed) {
5320                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5321                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5322         }
5323         return (0);
5324 }
5325
5326 /*
5327  * perform the pmap work for mincore
5328  */
5329 int
5330 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5331 {
5332         pd_entry_t *pdep;
5333         pt_entry_t *ptep, pte;
5334         vm_paddr_t pa;
5335         int val;
5336
5337         PMAP_LOCK(pmap);
5338 retry:
5339         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5340         if (*pdep != 0) {
5341                 if (*pdep & PG_PS) {
5342                         pte = *pdep;
5343                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5344                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5345                             PG_FRAME;
5346                         val = MINCORE_SUPER;
5347                 } else {
5348                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5349                         pte = *ptep;
5350                         pmap_pte_release(ptep);
5351                         pa = pte & PG_FRAME;
5352                         val = 0;
5353                 }
5354         } else {
5355                 pte = 0;
5356                 pa = 0;
5357                 val = 0;
5358         }
5359         if ((pte & PG_V) != 0) {
5360                 val |= MINCORE_INCORE;
5361                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5362                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5363                 if ((pte & PG_A) != 0)
5364                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5365         }
5366         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5367             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5368             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5369                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5370                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5371                         goto retry;
5372         } else
5373                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5374         PMAP_UNLOCK(pmap);
5375         return (val);
5376 }
5377
5378 void
5379 pmap_activate(struct thread *td)
5380 {
5381         pmap_t  pmap, oldpmap;
5382         u_int   cpuid;
5383         u_int32_t  cr3;
5384
5385         critical_enter();
5386         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5387         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5388         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5389 #if defined(SMP)
5390         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5391         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5392 #else
5393         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5394         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5395 #endif
5396 #ifdef PAE
5397         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5398 #else
5399         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5400 #endif
5401         /*
5402          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5403          */
5404         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5405         load_cr3(cr3);
5406         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5407         critical_exit();
5408 }
5409
5410 void
5411 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5412 {
5413 }
5414
5415 /*
5416  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5417  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5418  */
5419 void
5420 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5421     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5422 {
5423         vm_offset_t superpage_offset;
5424
5425         if (size < NBPDR)
5426                 return;
5427         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5428                 offset += ptoa(object->pg_color);
5429         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5430         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5431             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5432                 return;
5433         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5434                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5435         else
5436                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5437 }
5438
5439
5440 #if defined(PMAP_DEBUG)
5441 pmap_pid_dump(int pid)
5442 {
5443         pmap_t pmap;
5444         struct proc *p;
5445         int npte = 0;
5446         int index;
5447
5448         sx_slock(&allproc_lock);
5449         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5450                 if (p->p_pid != pid)
5451                         continue;
5452
5453                 if (p->p_vmspace) {
5454                         int i,j;
5455                         index = 0;
5456                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5457                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5458                                 pd_entry_t *pde;
5459                                 pt_entry_t *pte;
5460                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5461                                 
5462                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5463                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5464                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5465                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5466                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5467                                                         if (index) {
5468                                                                 index = 0;
5469                                                                 printf("\n");
5470                                                         }
5471                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5472                                                         return (npte);
5473                                                 }
5474                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5475                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5476                                                         pt_entry_t pa;
5477                                                         vm_page_t m;
5478                                                         pa = *pte;
5479                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5480                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5481                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5482                                                         npte++;
5483                                                         index++;
5484                                                         if (index >= 2) {
5485                                                                 index = 0;
5486                                                                 printf("\n");
5487                                                         } else {
5488                                                                 printf(" ");
5489                                                         }
5490                                                 }
5491                                         }
5492                                 }
5493                         }
5494                 }
5495         }
5496         sx_sunlock(&allproc_lock);
5497         return (npte);
5498 }
5499 #endif
5500
5501 #if defined(DEBUG)
5502
5503 static void     pads(pmap_t pm);
5504 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5505
5506 /* print address space of pmap*/
5507 static void
5508 pads(pmap_t pm)
5509 {
5510         int i, j;
5511         vm_paddr_t va;
5512         pt_entry_t *ptep;
5513
5514         if (pm == kernel_pmap)
5515                 return;
5516         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5517                 if (pm->pm_pdir[i])
5518                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5519                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5520                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5521                                         continue;
5522                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5523                                         continue;
5524                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5525                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5526                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5527                         };
5528
5529 }
5530
5531 void
5532 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5533 {
5534         pv_entry_t pv;
5535         pmap_t pmap;
5536         vm_page_t m;
5537
5538         printf("pa %x", pa);
5539         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5540         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5541                 pmap = PV_PMAP(pv);
5542                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5543                 pads(pmap);
5544         }
5545         printf(" ");
5546 }
5547 #endif