]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
- Copy stable/10@285827 to releng/10.2 in preparation for 10.2-RC1
[FreeBSD/releng/10.2.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_phys.h>
137 #include <vm/vm_radix.h>
138 #include <vm/vm_reserv.h>
139 #include <vm/uma.h>
140
141 #ifdef DEV_APIC
142 #include <sys/bus.h>
143 #include <machine/intr_machdep.h>
144 #include <machine/apicvar.h>
145 #endif
146 #include <machine/cpu.h>
147 #include <machine/cputypes.h>
148 #include <machine/md_var.h>
149 #include <machine/pcb.h>
150 #include <machine/specialreg.h>
151 #ifdef SMP
152 #include <machine/smp.h>
153 #endif
154
155 #ifdef XBOX
156 #include <machine/xbox.h>
157 #endif
158
159 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
160 #define CPU_ENABLE_SSE
161 #endif
162
163 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
164 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
165 #endif
166
167 #if !defined(DIAGNOSTIC)
168 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
169 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
170 #else
171 #define PMAP_INLINE     extern inline
172 #endif
173 #else
174 #define PMAP_INLINE
175 #endif
176
177 #ifdef PV_STATS
178 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
179 #else
180 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
181 #endif
182
183 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
184 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
185
186 /*
187  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
188  */
189 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
190 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
191
192 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
194 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
195 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
196 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
197
198 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
199     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
200 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
201
202 struct pmap kernel_pmap_store;
203 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
204 static struct pmaplist allpmaps;
205 static struct mtx allpmaps_lock;
206
207 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
208 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
209 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
210 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
211
212 static int nkpt = NKPT;
213 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
214 extern u_int32_t KERNend;
215 extern u_int32_t KPTphys;
216
217 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
218 pt_entry_t pg_nx;
219 static uma_zone_t pdptzone;
220 #endif
221
222 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
223
224 static int pat_works = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
226     "Is page attribute table fully functional?");
227
228 static int pg_ps_enabled = 1;
229 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
230     "Are large page mappings enabled?");
231
232 #define PAT_INDEX_SIZE  8
233 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
234
235 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
236
237 /*
238  * Data for the pv entry allocation mechanism
239  */
240 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
241 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
242 static struct md_page *pv_table;
243 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
244
245 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
246 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
247 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
248
249 /*
250  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
251  */
252 struct sysmaps {
253         struct  mtx lock;
254         pt_entry_t *CMAP1;
255         pt_entry_t *CMAP2;
256         caddr_t CADDR1;
257         caddr_t CADDR2;
258 };
259 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
260 pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t ptvmmap = 0;
263 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, u_int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_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 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
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          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
379          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
380          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
381          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
382          * addresses to superpage mappings.
383          */
384         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
385
386         /*
387          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
388          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
389          * address space, because locore may not have mapped every physical
390          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
391          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
392          */
393         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
394
395         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
396
397         /*
398          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
399          */
400         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
401         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
402 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
403         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
404 #endif
405         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
406         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
407
408         /*
409          * Initialize the global pv list lock.
410          */
411         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
412
413         LIST_INIT(&allpmaps);
414
415         /*
416          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
417          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
418          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
419          * being changed.
420          */
421         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
422         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
423         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
424         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
425
426         /*
427          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
428          * mapping of pages.
429          */
430 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
431         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
432
433         va = virtual_avail;
434         pte = vtopte(va);
435
436         /*
437          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
438          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
439          */
440         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
441                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
442                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
443                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
444                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
445         }
446         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
447
448         /*
449          * Crashdump maps.
450          */
451         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
452
453         /*
454          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
455          */
456         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
457
458         /*
459          * msgbufp is used to map the system message buffer.
460          */
461         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
462
463         /*
464          * KPTmap is used by pmap_kextract().
465          *
466          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
467          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
468          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
469          */
470         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
471
472         for (i = 0; i < NKPT; i++)
473                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
474
475         /*
476          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
477          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
478          */
479         KPTD -= KPTDI;
480         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
481
482         /*
483          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
484          * respectively.
485          */
486         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
487         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
488
489         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
490
491         virtual_avail = va;
492
493         /*
494          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
495          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
496          * mapping must not have PG_G set. 
497          */
498 #ifdef XBOX
499         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
500          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
501          * Better fixes are very welcome! */
502         if (!arch_i386_is_xbox)
503 #endif
504         for (i = 1; i < NKPT; i++)
505                 PTD[i] = 0;
506
507         /* Initialize the PAT MSR if present. */
508         pmap_init_pat();
509
510         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
511         pmap_set_pg();
512 }
513
514 /*
515  * Setup the PAT MSR.
516  */
517 void
518 pmap_init_pat(void)
519 {
520         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
521         uint64_t pat_msr;
522         u_long cr0, cr4;
523         int i;
524
525         /* Set default PAT index table. */
526         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
527                 pat_table[i] = -1;
528         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
529         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
530         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
531         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
532         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
533         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
534
535         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
536         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
537                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
538                         pat_index[i] = pat_table[i];
539                 pat_works = 0;
540                 return;
541         }
542
543         /*
544          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
545          * PAT entries.
546          *
547          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
548          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
549          * or Mode C Paging)
550          *
551          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
552          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
553          */
554         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
555             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
556                 pat_works = 0;
557
558         /* Initialize default PAT entries. */
559         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
560             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
561             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
562             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
563             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
564             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
565             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
566             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
567
568         if (pat_works) {
569                 /*
570                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
571                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
572                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
573                  */
574                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
575                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
576                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
577                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
578                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
579                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
580         } else {
581                 /*
582                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
583                  */
584                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
585                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
586                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
587         }
588
589         /* Disable PGE. */
590         cr4 = rcr4();
591         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
592
593         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
594         cr0 = rcr0();
595         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
596
597         /* Flushes caches and TLBs. */
598         wbinvd();
599         invltlb();
600
601         /* Update PAT and index table. */
602         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
603         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
604                 pat_index[i] = pat_table[i];
605
606         /* Flush caches and TLBs again. */
607         wbinvd();
608         invltlb();
609
610         /* Restore caches and PGE. */
611         load_cr0(cr0);
612         load_cr4(cr4);
613 }
614
615 /*
616  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
617  */
618 static void
619 pmap_set_pg(void)
620 {
621         pt_entry_t *pte;
622         vm_offset_t va, endva;
623
624         if (pgeflag == 0)
625                 return;
626
627         endva = KERNBASE + KERNend;
628
629         if (pseflag) {
630                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
631                 while (va  < endva) {
632                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
633                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
634                         va += NBPDR;
635                 }
636         } else {
637                 va = (vm_offset_t)btext;
638                 while (va < endva) {
639                         pte = vtopte(va);
640                         if (*pte)
641                                 *pte |= pgeflag;
642                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
643                         va += PAGE_SIZE;
644                 }
645         }
646 }
647
648 /*
649  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
650  */
651 void
652 pmap_page_init(vm_page_t m)
653 {
654
655         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
656         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
657 }
658
659 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
660 static void *
661 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
662 {
663
664         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
665         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
666         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
667             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
668 }
669 #endif
670
671 /*
672  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
673  * Requirements:
674  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
675  *    are ever set, PG_V in particular.
676  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
677  *    on PAE systems.  This should be ok.
678  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
679  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
680  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
681  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
682  */
683 static vm_offset_t
684 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
685 {
686         pt_entry_t *pte;
687         vm_offset_t va;
688
689         va = *head;
690         if (va == 0)
691                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
692         pte = vtopte(va);
693         *head = *pte;
694         if (*head & PG_V)
695                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
696         *pte = 0;
697         return (va);
698 }
699
700 static void
701 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
702 {
703         pt_entry_t *pte;
704
705         if (va & PG_V)
706                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
707         pte = vtopte(va);
708         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
709         *head = va;
710 }
711
712 static void
713 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
714 {
715         int i;
716         vm_offset_t va;
717
718         *head = 0;
719         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
720                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
721                 pmap_ptelist_free(head, va);
722         }
723 }
724
725
726 /*
727  *      Initialize the pmap module.
728  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
729  *      system needs to map virtual memory.
730  */
731 void
732 pmap_init(void)
733 {
734         vm_page_t mpte;
735         vm_size_t s;
736         int i, pv_npg;
737
738         /*
739          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
740          * page table pages.
741          */ 
742         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
743                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
744                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
745                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
746                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
747                 mpte->pindex = i + KPTDI;
748                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
749         }
750
751         /*
752          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
753          * high water mark so that the system can recover from excessive
754          * numbers of pv entries.
755          */
756         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
757         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
758         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
759         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
760         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
761
762         /*
763          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
764          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
765          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
766          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
767          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
768          * include at least one feature that is only supported by older Intel
769          * or newer AMD processors.
770          */
771         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
772             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
773             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
774             AMDID2_FMA4)) == 0)
775                 workaround_erratum383 = 1;
776
777         /*
778          * Are large page mappings supported and enabled?
779          */
780         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
781         if (pseflag == 0)
782                 pg_ps_enabled = 0;
783         else if (pg_ps_enabled) {
784                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
785                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
786                 pagesizes[1] = NBPDR;
787         }
788
789         /*
790          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
791          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
792          */
793         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
794             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
795
796         /*
797          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
798          */
799         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
800         s = round_page(s);
801         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
802             M_WAITOK | M_ZERO);
803         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
804                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
805
806         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
807         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
808         if (pv_chunkbase == NULL)
809                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
810         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
811 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
812         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
813             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
814             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
815         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
816 #endif
817 }
818
819
820 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
821         "Max number of PV entries");
822 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
823         "Page share factor per proc");
824
825 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
826     "2/4MB page mapping counters");
827
828 static u_long pmap_pde_demotions;
829 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
830     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
831
832 static u_long pmap_pde_mappings;
833 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
834     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
835
836 static u_long pmap_pde_p_failures;
837 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
838     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
839
840 static u_long pmap_pde_promotions;
841 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
842     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
843
844 /***************************************************
845  * Low level helper routines.....
846  ***************************************************/
847
848 /*
849  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
850  * caching mode.
851  */
852 int
853 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
854 {
855         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
856
857         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
858                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
859
860         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
861         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
862
863         /* Map the caching mode to a PAT index. */
864         pat_idx = pat_index[mode];
865
866         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
867         cache_bits = 0;
868         if (pat_idx & 0x4)
869                 cache_bits |= pat_flag;
870         if (pat_idx & 0x2)
871                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
872         if (pat_idx & 0x1)
873                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
874         return (cache_bits);
875 }
876
877 /*
878  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
879  */
880 static void
881 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
882 {
883         pd_entry_t *pde;
884         pmap_t pmap;
885         boolean_t PTD_updated;
886
887         PTD_updated = FALSE;
888         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
889         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
890                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
891                     PG_FRAME))
892                         PTD_updated = TRUE;
893                 pde = pmap_pde(pmap, va);
894                 pde_store(pde, newpde);
895         }
896         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
897         KASSERT(PTD_updated,
898             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
899 }
900
901 /*
902  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
903  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
904  * calling processor's TLB is affected.
905  *
906  * The calling thread must be pinned to a processor.
907  */
908 static void
909 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
910 {
911         u_long cr4;
912
913         if ((newpde & PG_PS) == 0)
914                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
915                 invlpg(va);
916         else if ((newpde & PG_G) == 0)
917                 /*
918                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
919                  * because there are too many to flush individually.
920                  */
921                 invltlb();
922         else {
923                 /*
924                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
925                  * including any global (PG_G) mappings.
926                  */
927                 cr4 = rcr4();
928                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
929                 /*
930                  * Although preemption at this point could be detrimental to
931                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
932                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
933                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
934                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
935                  */
936                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
937         }
938 }
939 #ifdef SMP
940 /*
941  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
942  *
943  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
944  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
945  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
946  * processor could cache an old, pre-update entry without being
947  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
948  * active on another processor after its pm_active field is checked by
949  * one of the following functions but before a store updating the page
950  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
951  * processor before its pm_active field is checked but due to
952  * speculative loads one of the following functions stills reads the
953  * pmap as inactive on the other processor.
954  * 
955  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
956  * immutable.  The kernel page table is always active on every
957  * processor.
958  */
959 void
960 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
961 {
962         cpuset_t other_cpus;
963         u_int cpuid;
964
965         sched_pin();
966         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
967                 invlpg(va);
968                 smp_invlpg(va);
969         } else {
970                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
971                 other_cpus = all_cpus;
972                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
973                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
974                         invlpg(va);
975                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
976                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
977                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
978         }
979         sched_unpin();
980 }
981
982 void
983 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
984 {
985         cpuset_t other_cpus;
986         vm_offset_t addr;
987         u_int cpuid;
988
989         sched_pin();
990         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
991                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
992                         invlpg(addr);
993                 smp_invlpg_range(sva, eva);
994         } else {
995                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
996                 other_cpus = all_cpus;
997                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
998                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
999                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1000                                 invlpg(addr);
1001                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1002                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1003                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
1004         }
1005         sched_unpin();
1006 }
1007
1008 void
1009 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1010 {
1011         cpuset_t other_cpus;
1012         u_int cpuid;
1013
1014         sched_pin();
1015         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1016                 invltlb();
1017                 smp_invltlb();
1018         } else {
1019                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1020                 other_cpus = all_cpus;
1021                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1022                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1023                         invltlb();
1024                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1025                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1026                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1027         }
1028         sched_unpin();
1029 }
1030
1031 void
1032 pmap_invalidate_cache(void)
1033 {
1034
1035         sched_pin();
1036         wbinvd();
1037         smp_cache_flush();
1038         sched_unpin();
1039 }
1040
1041 struct pde_action {
1042         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1043         vm_offset_t va;
1044         pd_entry_t *pde;
1045         pd_entry_t newpde;
1046         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1047 };
1048
1049 static void
1050 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1051 {
1052         struct pde_action *act = arg;
1053         pd_entry_t *pde;
1054         pmap_t pmap;
1055
1056         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1057
1058                 /*
1059                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1060                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1061                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1062                  */
1063                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1064                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1065                         pde_store(pde, act->newpde);
1066                 }
1067         }
1068 }
1069
1070 static void
1071 pmap_update_pde_user(void *arg)
1072 {
1073         struct pde_action *act = arg;
1074
1075         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1076                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1077 }
1078
1079 static void
1080 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1081 {
1082         struct pde_action *act = arg;
1083
1084         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1085                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1090  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1091  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1092  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1093  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1094  * hardware error.
1095  */
1096 static void
1097 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1098 {
1099         struct pde_action act;
1100         cpuset_t active, other_cpus;
1101         u_int cpuid;
1102
1103         sched_pin();
1104         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1105         other_cpus = all_cpus;
1106         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1107         if (pmap == kernel_pmap)
1108                 active = all_cpus;
1109         else
1110                 active = pmap->pm_active;
1111         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1112                 act.store = cpuid;
1113                 act.invalidate = active;
1114                 act.va = va;
1115                 act.pde = pde;
1116                 act.newpde = newpde;
1117                 CPU_SET(cpuid, &active);
1118                 smp_rendezvous_cpus(active,
1119                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1120                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1121                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1122         } else {
1123                 if (pmap == kernel_pmap)
1124                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1125                 else
1126                         pde_store(pde, newpde);
1127                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1128                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1129         }
1130         sched_unpin();
1131 }
1132 #else /* !SMP */
1133 /*
1134  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1135  * We inline these within pmap.c for speed.
1136  */
1137 PMAP_INLINE void
1138 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1139 {
1140
1141         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1142                 invlpg(va);
1143 }
1144
1145 PMAP_INLINE void
1146 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1147 {
1148         vm_offset_t addr;
1149
1150         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1151                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1152                         invlpg(addr);
1153 }
1154
1155 PMAP_INLINE void
1156 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1157 {
1158
1159         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1160                 invltlb();
1161 }
1162
1163 PMAP_INLINE void
1164 pmap_invalidate_cache(void)
1165 {
1166
1167         wbinvd();
1168 }
1169
1170 static void
1171 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1172 {
1173
1174         if (pmap == kernel_pmap)
1175                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1176         else
1177                 pde_store(pde, newpde);
1178         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1179                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1180 }
1181 #endif /* !SMP */
1182
1183 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1184
1185 void
1186 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1187 {
1188
1189         if (force) {
1190                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1191         } else {
1192                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1193                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1194                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1195                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1196         }
1197
1198         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1199                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1200         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1201             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1202
1203 #ifdef DEV_APIC
1204                 /*
1205                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1206                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1207                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1208                  * don't need to flush for that range anyway.
1209                  */
1210                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1211                         return;
1212 #endif
1213                 /*
1214                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1215                  * instruction to insure that previous stores are
1216                  * included in the write-back.  The processor
1217                  * propagates flush to other processors in the cache
1218                  * coherence domain.
1219                  */
1220                 mfence();
1221                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1222                         clflush(sva);
1223                 mfence();
1224         } else {
1225
1226                 /*
1227                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1228                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1229                  * Globally invalidate cache.
1230                  */
1231                 pmap_invalidate_cache();
1232         }
1233 }
1234
1235 void
1236 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1237 {
1238         int i;
1239
1240         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1241             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1242                 pmap_invalidate_cache();
1243         } else {
1244                 for (i = 0; i < count; i++)
1245                         pmap_flush_page(pages[i]);
1246         }
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1251  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1252  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1253  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1254  */
1255 static __inline int
1256 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1257 {
1258
1259         return (pmap == kernel_pmap ||
1260             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1261             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1262 }
1263
1264 /*
1265  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1266  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1267  */
1268 pt_entry_t *
1269 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1270 {
1271         pd_entry_t newpf;
1272         pd_entry_t *pde;
1273
1274         pde = pmap_pde(pmap, va);
1275         if (*pde & PG_PS)
1276                 return (pde);
1277         if (*pde != 0) {
1278                 /* are we current address space or kernel? */
1279                 if (pmap_is_current(pmap))
1280                         return (vtopte(va));
1281                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1282                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1283                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1284                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1285                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1286                 }
1287                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1288         }
1289         return (NULL);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1294  * being NULL.
1295  */
1296 static __inline void
1297 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1298 {
1299
1300         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1301                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1302 }
1303
1304 /*
1305  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1306  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1307  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1308  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1309  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1310  */
1311 static __inline void
1312 invlcaddr(void *caddr)
1313 {
1314
1315         invlpg((u_int)caddr);
1316 }
1317
1318 /*
1319  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1320  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1321  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1322  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1323  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1324  *
1325  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1326  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1327  */
1328 static pt_entry_t *
1329 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1330 {
1331         pd_entry_t newpf;
1332         pd_entry_t *pde;
1333
1334         pde = pmap_pde(pmap, va);
1335         if (*pde & PG_PS)
1336                 return (pde);
1337         if (*pde != 0) {
1338                 /* are we current address space or kernel? */
1339                 if (pmap_is_current(pmap))
1340                         return (vtopte(va));
1341                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1342                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1343                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1344                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1345                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1346 #ifdef SMP
1347                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1348 #endif
1349                         invlcaddr(PADDR1);
1350                         PMAP1changed++;
1351                 } else
1352 #ifdef SMP
1353                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1354                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1355                         invlcaddr(PADDR1);
1356                         PMAP1changedcpu++;
1357                 } else
1358 #endif
1359                         PMAP1unchanged++;
1360                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1361         }
1362         return (0);
1363 }
1364
1365 /*
1366  *      Routine:        pmap_extract
1367  *      Function:
1368  *              Extract the physical page address associated
1369  *              with the given map/virtual_address pair.
1370  */
1371 vm_paddr_t 
1372 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1373 {
1374         vm_paddr_t rtval;
1375         pt_entry_t *pte;
1376         pd_entry_t pde;
1377
1378         rtval = 0;
1379         PMAP_LOCK(pmap);
1380         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1381         if (pde != 0) {
1382                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1383                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1384                 else {
1385                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1386                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1387                         pmap_pte_release(pte);
1388                 }
1389         }
1390         PMAP_UNLOCK(pmap);
1391         return (rtval);
1392 }
1393
1394 /*
1395  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1396  *      Function:
1397  *              Atomically extract and hold the physical page
1398  *              with the given pmap and virtual address pair
1399  *              if that mapping permits the given protection.
1400  */
1401 vm_page_t
1402 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1403 {
1404         pd_entry_t pde;
1405         pt_entry_t pte, *ptep;
1406         vm_page_t m;
1407         vm_paddr_t pa;
1408
1409         pa = 0;
1410         m = NULL;
1411         PMAP_LOCK(pmap);
1412 retry:
1413         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1414         if (pde != 0) {
1415                 if (pde & PG_PS) {
1416                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1417                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1418                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1419                                         goto retry;
1420                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1421                                     (va & PDRMASK));
1422                                 vm_page_hold(m);
1423                         }
1424                 } else {
1425                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1426                         pte = *ptep;
1427                         pmap_pte_release(ptep);
1428                         if (pte != 0 &&
1429                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1430                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1431                                     &pa))
1432                                         goto retry;
1433                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1434                                 vm_page_hold(m);
1435                         }
1436                 }
1437         }
1438         PA_UNLOCK_COND(pa);
1439         PMAP_UNLOCK(pmap);
1440         return (m);
1441 }
1442
1443 /***************************************************
1444  * Low level mapping routines.....
1445  ***************************************************/
1446
1447 /*
1448  * Add a wired page to the kva.
1449  * Note: not SMP coherent.
1450  *
1451  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1452  */
1453 PMAP_INLINE void 
1454 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1455 {
1456         pt_entry_t *pte;
1457
1458         pte = vtopte(va);
1459         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1460 }
1461
1462 static __inline void
1463 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1464 {
1465         pt_entry_t *pte;
1466
1467         pte = vtopte(va);
1468         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1469 }
1470
1471 /*
1472  * Remove a page from the kernel pagetables.
1473  * Note: not SMP coherent.
1474  *
1475  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1476  */
1477 PMAP_INLINE void
1478 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1479 {
1480         pt_entry_t *pte;
1481
1482         pte = vtopte(va);
1483         pte_clear(pte);
1484 }
1485
1486 /*
1487  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1488  *      virtual address space.
1489  *
1490  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1491  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1492  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1493  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1494  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1495  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1496  *      region.
1497  */
1498 vm_offset_t
1499 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1500 {
1501         vm_offset_t va, sva;
1502         vm_paddr_t superpage_offset;
1503         pd_entry_t newpde;
1504
1505         va = *virt;
1506         /*
1507          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1508          * least one superpage mapping to be created?
1509          */ 
1510         superpage_offset = start & PDRMASK;
1511         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1512                 /*
1513                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1514                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1515                  */
1516                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1517                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1518                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1519                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1520         }
1521         sva = va;
1522         while (start < end) {
1523                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1524                     pseflag) {
1525                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1526                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1527                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1528                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1529                         va += NBPDR;
1530                         start += NBPDR;
1531                 } else {
1532                         pmap_kenter(va, start);
1533                         va += PAGE_SIZE;
1534                         start += PAGE_SIZE;
1535                 }
1536         }
1537         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1538         *virt = va;
1539         return (sva);
1540 }
1541
1542
1543 /*
1544  * Add a list of wired pages to the kva
1545  * this routine is only used for temporary
1546  * kernel mappings that do not need to have
1547  * page modification or references recorded.
1548  * Note that old mappings are simply written
1549  * over.  The page *must* be wired.
1550  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1551  */
1552 void
1553 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1554 {
1555         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1556         vm_page_t m;
1557
1558         oldpte = 0;
1559         pte = vtopte(sva);
1560         endpte = pte + count;
1561         while (pte < endpte) {
1562                 m = *ma++;
1563                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1564                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1565                         oldpte |= *pte;
1566                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1567                 }
1568                 pte++;
1569         }
1570         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1571                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1572                     PAGE_SIZE);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * This routine tears out page mappings from the
1577  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1578  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1579  */
1580 void
1581 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1582 {
1583         vm_offset_t va;
1584
1585         va = sva;
1586         while (count-- > 0) {
1587                 pmap_kremove(va);
1588                 va += PAGE_SIZE;
1589         }
1590         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1591 }
1592
1593 /***************************************************
1594  * Page table page management routines.....
1595  ***************************************************/
1596 static __inline void
1597 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1598 {
1599         vm_page_t m;
1600
1601         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1602                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1603                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1604                 vm_page_free_toq(m);
1605         }
1606 }
1607
1608 /*
1609  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1610  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1611  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1612  */
1613 static __inline void
1614 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1615     boolean_t set_PG_ZERO)
1616 {
1617
1618         if (set_PG_ZERO)
1619                 m->flags |= PG_ZERO;
1620         else
1621                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1622         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1623 }
1624
1625 /*
1626  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1627  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1628  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1629  * ordered by this virtual address range.
1630  */
1631 static __inline int
1632 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1633 {
1634
1635         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1636         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1641  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1642  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1643  */
1644 static __inline vm_page_t
1645 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1646 {
1647
1648         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1649         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1654  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1655  * the pmap's collection.
1656  */
1657 static __inline void
1658 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1659 {
1660
1661         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1662         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1667  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1668  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1669  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1670  */
1671 static inline boolean_t
1672 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1673 {
1674
1675         --m->wire_count;
1676         if (m->wire_count == 0) {
1677                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1678                 return (TRUE);
1679         } else
1680                 return (FALSE);
1681 }
1682
1683 static void
1684 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1685 {
1686         vm_offset_t pteva;
1687
1688         /*
1689          * unmap the page table page
1690          */
1691         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1692         --pmap->pm_stats.resident_count;
1693
1694         /*
1695          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1696          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1697          * down is begun.
1698          */
1699         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1700
1701         /*
1702          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1703          * take effect immediately.
1704          */
1705         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1706         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1707
1708         /* 
1709          * Put page on a list so that it is released after
1710          * *ALL* TLB shootdown is done
1711          */
1712         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * After removing a page table entry, this routine is used to
1717  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1718  */
1719 static int
1720 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1721 {
1722         pd_entry_t ptepde;
1723         vm_page_t mpte;
1724
1725         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1726                 return (0);
1727         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1728         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1729         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1730 }
1731
1732 /*
1733  * Initialize the pmap for the swapper process.
1734  */
1735 void
1736 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1737 {
1738
1739         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1740         /*
1741          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1742          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1743          * not need to be inserted into that list.
1744          */
1745         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1746 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1747         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1748 #endif
1749         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1750         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1751         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1752         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1753         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1758  * such as one in a vmspace structure.
1759  */
1760 int
1761 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1762 {
1763         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1764         vm_paddr_t pa;
1765         int i;
1766
1767         /*
1768          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1769          * page directory table.
1770          */
1771         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1772                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1773                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1774                         return (0);
1775 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1776                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1777                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1778                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1779                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1780                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1781                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1782 #endif
1783                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1784         }
1785         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1786             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1787
1788         /*
1789          * allocate the page directory page(s)
1790          */
1791         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1792                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1793                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1794                 if (m == NULL)
1795                         VM_WAIT;
1796                 else {
1797                         ptdpg[i++] = m;
1798                 }
1799         }
1800
1801         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1802
1803         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1804                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1805                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1806
1807         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1808         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1809         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1810         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1811         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1812
1813         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1814         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1815                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1816                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1817 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1818                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1819 #endif
1820         }
1821
1822         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1823         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1824         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1825
1826         return (1);
1827 }
1828
1829 /*
1830  * this routine is called if the page table page is not
1831  * mapped correctly.
1832  */
1833 static vm_page_t
1834 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1835 {
1836         vm_paddr_t ptepa;
1837         vm_page_t m;
1838
1839         /*
1840          * Allocate a page table page.
1841          */
1842         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1843             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1844                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1845                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1846                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1847                         VM_WAIT;
1848                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1849                         PMAP_LOCK(pmap);
1850                 }
1851
1852                 /*
1853                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1854                  * page may have been allocated.
1855                  */
1856                 return (NULL);
1857         }
1858         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1859                 pmap_zero_page(m);
1860
1861         /*
1862          * Map the pagetable page into the process address space, if
1863          * it isn't already there.
1864          */
1865
1866         pmap->pm_stats.resident_count++;
1867
1868         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1869         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1870                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1871
1872         return (m);
1873 }
1874
1875 static vm_page_t
1876 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1877 {
1878         u_int ptepindex;
1879         pd_entry_t ptepa;
1880         vm_page_t m;
1881
1882         /*
1883          * Calculate pagetable page index
1884          */
1885         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1886 retry:
1887         /*
1888          * Get the page directory entry
1889          */
1890         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1891
1892         /*
1893          * This supports switching from a 4MB page to a
1894          * normal 4K page.
1895          */
1896         if (ptepa & PG_PS) {
1897                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1898                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1899         }
1900
1901         /*
1902          * If the page table page is mapped, we just increment the
1903          * hold count, and activate it.
1904          */
1905         if (ptepa) {
1906                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1907                 m->wire_count++;
1908         } else {
1909                 /*
1910                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1911                  * been deallocated. 
1912                  */
1913                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1914                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1915                         goto retry;
1916         }
1917         return (m);
1918 }
1919
1920
1921 /***************************************************
1922 * Pmap allocation/deallocation routines.
1923  ***************************************************/
1924
1925 #ifdef SMP
1926 /*
1927  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1928  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1929  */
1930 static cpuset_t *lazymask;
1931 static u_int lazyptd;
1932 static volatile u_int lazywait;
1933
1934 void pmap_lazyfix_action(void);
1935
1936 void
1937 pmap_lazyfix_action(void)
1938 {
1939
1940 #ifdef COUNT_IPIS
1941         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1942 #endif
1943         if (rcr3() == lazyptd)
1944                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1945         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1946         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1947 }
1948
1949 static void
1950 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1951 {
1952
1953         if (rcr3() == lazyptd)
1954                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1955         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1956 }
1957
1958
1959 static void
1960 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1961 {
1962         cpuset_t mymask, mask;
1963         u_int cpuid, spins;
1964         int lsb;
1965
1966         mask = pmap->pm_active;
1967         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1968                 spins = 50000000;
1969
1970                 /* Find least significant set bit. */
1971                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1972                 MPASS(lsb != 0);
1973                 lsb--;
1974                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1975                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1976 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1977                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1978 #else
1979                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1980 #endif
1981                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1982
1983                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1984                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1985                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1986                         lazymask = &pmap->pm_active;
1987                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1988                 } else {
1989                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1990                             (u_int)&pmap->pm_active);
1991                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1992                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1993                         while (lazywait == 0) {
1994                                 ia32_pause();
1995                                 if (--spins == 0)
1996                                         break;
1997                         }
1998                 }
1999                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
2000                 if (spins == 0)
2001                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
2002                 mask = pmap->pm_active;
2003         }
2004 }
2005
2006 #else   /* SMP */
2007
2008 /*
2009  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
2010  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2011  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2012  * means that another userland process has run.
2013  */
2014 static void
2015 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2016 {
2017         u_int cr3;
2018
2019         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2020         if (cr3 == rcr3()) {
2021                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2022                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2023         }
2024 }
2025 #endif  /* SMP */
2026
2027 /*
2028  * Release any resources held by the given physical map.
2029  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2030  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2031  */
2032 void
2033 pmap_release(pmap_t pmap)
2034 {
2035         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2036         int i;
2037
2038         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2039             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2040             pmap->pm_stats.resident_count));
2041         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2042             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2043
2044         pmap_lazyfix(pmap);
2045         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2046         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2047         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2048
2049         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2050                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2051                     PG_FRAME);
2052
2053         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2054             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2055
2056         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2057
2058         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2059                 m = ptdpg[i];
2060 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2061                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2062                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2063 #endif
2064                 m->wire_count--;
2065                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2066                 vm_page_free_zero(m);
2067         }
2068 }
2069 \f
2070 static int
2071 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2072 {
2073         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2074
2075         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2076 }
2077 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2078     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2079
2080 static int
2081 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2082 {
2083         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2084
2085         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2086 }
2087 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2088     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2089
2090 /*
2091  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2092  */
2093 void
2094 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2095 {
2096         vm_paddr_t ptppaddr;
2097         vm_page_t nkpg;
2098         pd_entry_t newpdir;
2099
2100         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2101         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2102         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2103                 addr = kernel_map->max_offset;
2104         while (kernel_vm_end < addr) {
2105                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2106                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2107                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2108                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2109                                 break;
2110                         }
2111                         continue;
2112                 }
2113
2114                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2115                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2116                     VM_ALLOC_ZERO);
2117                 if (nkpg == NULL)
2118                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2119
2120                 nkpt++;
2121
2122                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2123                         pmap_zero_page(nkpg);
2124                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2125                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2126                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2127
2128                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2129                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2130                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2131                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2132                         break;
2133                 }
2134         }
2135 }
2136
2137
2138 /***************************************************
2139  * page management routines.
2140  ***************************************************/
2141
2142 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2143 CTASSERT(_NPCM == 11);
2144 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2145
2146 static __inline struct pv_chunk *
2147 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2148 {
2149
2150         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2151 }
2152
2153 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2154
2155 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2156 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2157
2158 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2159         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2160         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2161         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2162         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2163 };
2164
2165 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2166         "Current number of pv entries");
2167
2168 #ifdef PV_STATS
2169 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2170
2171 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2172         "Current number of pv entry chunks");
2173 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2174         "Current number of pv entry chunks allocated");
2175 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2176         "Current number of pv entry chunks frees");
2177 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2178         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2179
2180 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2181 static int pv_entry_spare;
2182
2183 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2184         "Current number of pv entry frees");
2185 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2186         "Current number of pv entry allocs");
2187 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2188         "Current number of spare pv entries");
2189 #endif
2190
2191 /*
2192  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2193  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2194  * another pv entry chunk.
2195  */
2196 static vm_page_t
2197 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2198 {
2199         struct pch newtail;
2200         struct pv_chunk *pc;
2201         struct md_page *pvh;
2202         pd_entry_t *pde;
2203         pmap_t pmap;
2204         pt_entry_t *pte, tpte;
2205         pv_entry_t pv;
2206         vm_offset_t va;
2207         vm_page_t m, m_pc;
2208         struct spglist free;
2209         uint32_t inuse;
2210         int bit, field, freed;
2211
2212         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2213         pmap = NULL;
2214         m_pc = NULL;
2215         SLIST_INIT(&free);
2216         TAILQ_INIT(&newtail);
2217         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2218             SLIST_EMPTY(&free))) {
2219                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2220                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2221                         if (pmap != NULL) {
2222                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2223                                 if (pmap != locked_pmap)
2224                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2225                         }
2226                         pmap = pc->pc_pmap;
2227                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2228                         if (pmap > locked_pmap)
2229                                 PMAP_LOCK(pmap);
2230                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2231                                 pmap = NULL;
2232                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2233                                 continue;
2234                         }
2235                 }
2236
2237                 /*
2238                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2239                  */
2240                 freed = 0;
2241                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2242                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2243                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2244                                 bit = bsfl(inuse);
2245                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2246                                 va = pv->pv_va;
2247                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2248                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2249                                         continue;
2250                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2251                                 tpte = *pte;
2252                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2253                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2254                                 pmap_pte_release(pte);
2255                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2256                                         continue;
2257                                 KASSERT(tpte != 0,
2258                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2259                                     pmap, va));
2260                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2261                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2262                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2263                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2264                                         vm_page_dirty(m);
2265                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2266                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2267                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2268                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2269                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2270                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2271                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2272                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2273                                                     PGA_WRITEABLE);
2274                                         }
2275                                 }
2276                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2277                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2278                                 freed++;
2279                         }
2280                 }
2281                 if (freed == 0) {
2282                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2283                         continue;
2284                 }
2285                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2286                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2287                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2288                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2289                 pv_entry_count -= freed;
2290                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2291                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2292                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2293                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2294                                     pc_list);
2295                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2296
2297                                 /*
2298                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2299                                  * sufficient.
2300                                  */
2301                                 if (pmap == locked_pmap)
2302                                         goto out;
2303                                 break;
2304                         }
2305                 if (field == _NPCM) {
2306                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2307                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2308                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2309                         /* Entire chunk is free; return it. */
2310                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2311                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2312                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2313                         break;
2314                 }
2315         }
2316 out:
2317         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2318         if (pmap != NULL) {
2319                 pmap_invalidate_all(pmap);
2320                 if (pmap != locked_pmap)
2321                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2322         }
2323         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2324                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2325                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2326                 /* Recycle a freed page table page. */
2327                 m_pc->wire_count = 1;
2328                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2329         }
2330         pmap_free_zero_pages(&free);
2331         return (m_pc);
2332 }
2333
2334 /*
2335  * free the pv_entry back to the free list
2336  */
2337 static void
2338 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2339 {
2340         struct pv_chunk *pc;
2341         int idx, field, bit;
2342
2343         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2344         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2345         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2346         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2347         pv_entry_count--;
2348         pc = pv_to_chunk(pv);
2349         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2350         field = idx / 32;
2351         bit = idx % 32;
2352         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2353         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2354                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2355                         /*
2356                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2357                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2358                          */
2359                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2360                             pc)) {
2361                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2362                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2363                                     pc_list);
2364                         }
2365                         return;
2366                 }
2367         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2368         free_pv_chunk(pc);
2369 }
2370
2371 static void
2372 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2373 {
2374         vm_page_t m;
2375
2376         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2377         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2378         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2379         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2380         /* entire chunk is free, return it */
2381         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2382         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2383         vm_page_unwire(m, 0);
2384         vm_page_free(m);
2385         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2386 }
2387
2388 /*
2389  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2390  * when needed.
2391  */
2392 static pv_entry_t
2393 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2394 {
2395         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2396         static struct timeval lastprint;
2397         int bit, field;
2398         pv_entry_t pv;
2399         struct pv_chunk *pc;
2400         vm_page_t m;
2401
2402         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2403         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2404         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2405         pv_entry_count++;
2406         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2407                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2408                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2409                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2410                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2411 retry:
2412         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2413         if (pc != NULL) {
2414                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2415                         if (pc->pc_map[field]) {
2416                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2417                                 break;
2418                         }
2419                 }
2420                 if (field < _NPCM) {
2421                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2422                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2423                         /* If this was the last item, move it to tail */
2424                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2425                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2426                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2427                                         return (pv);    /* not full, return */
2428                                 }
2429                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2430                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2431                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2432                         return (pv);
2433                 }
2434         }
2435         /*
2436          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2437          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2438          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2439          */
2440         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2441             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2442                 if (try) {
2443                         pv_entry_count--;
2444                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2445                         return (NULL);
2446                 }
2447                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2448                 if (m == NULL)
2449                         goto retry;
2450         }
2451         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2452         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2453         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2454         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2455         pc->pc_pmap = pmap;
2456         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2457         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2458                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2459         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2460         pv = &pc->pc_pventry[0];
2461         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2462         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2463         return (pv);
2464 }
2465
2466 static __inline pv_entry_t
2467 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2468 {
2469         pv_entry_t pv;
2470
2471         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2472         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2473                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2474                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2475                         break;
2476                 }
2477         }
2478         return (pv);
2479 }
2480
2481 static void
2482 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2483 {
2484         struct md_page *pvh;
2485         pv_entry_t pv;
2486         vm_offset_t va_last;
2487         vm_page_t m;
2488
2489         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2490         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2491             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2492
2493         /*
2494          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2495          * page's pv list.
2496          */
2497         pvh = pa_to_pvh(pa);
2498         va = trunc_4mpage(va);
2499         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2500         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2501         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2502         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2503         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2504         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2505         do {
2506                 m++;
2507                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2508                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2509                 va += PAGE_SIZE;
2510                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2511         } while (va < va_last);
2512 }
2513
2514 static void
2515 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2516 {
2517         struct md_page *pvh;
2518         pv_entry_t pv;
2519         vm_offset_t va_last;
2520         vm_page_t m;
2521
2522         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2523         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2524             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2525
2526         /*
2527          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2528          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2529          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2530          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2531          * removes one of the mappings that is being promoted.
2532          */
2533         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2534         va = trunc_4mpage(va);
2535         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2536         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2537         pvh = pa_to_pvh(pa);
2538         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2539         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2540         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2541         do {
2542                 m++;
2543                 va += PAGE_SIZE;
2544                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2545         } while (va < va_last);
2546 }
2547
2548 static void
2549 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2550 {
2551         pv_entry_t pv;
2552
2553         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2554         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2555         free_pv_entry(pmap, pv);
2556 }
2557
2558 static void
2559 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2560 {
2561         struct md_page *pvh;
2562
2563         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2564         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2565         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2566                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2567                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2568                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2569         }
2570 }
2571
2572 /*
2573  * Create a pv entry for page at pa for
2574  * (pmap, va).
2575  */
2576 static void
2577 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2578 {
2579         pv_entry_t pv;
2580
2581         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2582         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2583         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2584         pv->pv_va = va;
2585         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2586 }
2587
2588 /*
2589  * Conditionally create a pv entry.
2590  */
2591 static boolean_t
2592 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2593 {
2594         pv_entry_t pv;
2595
2596         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2597         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2598         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2599             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2600                 pv->pv_va = va;
2601                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2602                 return (TRUE);
2603         } else
2604                 return (FALSE);
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2609  */
2610 static boolean_t
2611 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2612 {
2613         struct md_page *pvh;
2614         pv_entry_t pv;
2615
2616         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2617         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2618             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2619                 pv->pv_va = va;
2620                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2621                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2622                 return (TRUE);
2623         } else
2624                 return (FALSE);
2625 }
2626
2627 /*
2628  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2629  */
2630 static void
2631 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2632 {
2633         pt_entry_t *pte;
2634
2635         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2636                 *pte = newpte;  
2637                 newpte += PAGE_SIZE;
2638         }
2639 }
2640
2641 /*
2642  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2643  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2644  */
2645 static boolean_t
2646 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2647 {
2648         pd_entry_t newpde, oldpde;
2649         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2650         vm_paddr_t mptepa;
2651         vm_page_t mpte;
2652         struct spglist free;
2653
2654         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2655         oldpde = *pde;
2656         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2657             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2658         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2659             NULL)
2660                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2661         else {
2662                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2663                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2664                     " is missing"));
2665
2666                 /*
2667                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2668                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2669                  * allocation of the new page table page fails.
2670                  */
2671                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2672                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2673                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2674                         SLIST_INIT(&free);
2675                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2676                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2677                         pmap_free_zero_pages(&free);
2678                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2679                             " in pmap %p", va, pmap);
2680                         return (FALSE);
2681                 }
2682                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2683                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2684         }
2685         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2686
2687         /*
2688          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2689          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2690          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2691          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2692          */
2693         if (va >= KERNBASE)
2694                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2695         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2696                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2697                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2698 #ifdef SMP
2699                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2700 #endif
2701                         invlcaddr(PADDR1);
2702                         PMAP1changed++;
2703                 } else
2704 #ifdef SMP
2705                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2706                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2707                         invlcaddr(PADDR1);
2708                         PMAP1changedcpu++;
2709                 } else
2710 #endif
2711                         PMAP1unchanged++;
2712                 firstpte = PADDR1;
2713         } else {
2714                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2715                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2716                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2717                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2718                 }
2719                 firstpte = PADDR2;
2720         }
2721         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2722         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2723             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2724         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2725             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2726         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2727         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2728                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2729
2730         /*
2731          * If the page table page is new, initialize it.
2732          */
2733         if (mpte->wire_count == 1) {
2734                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2735                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2736         }
2737         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2738             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2739             " addresses"));
2740
2741         /*
2742          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2743          * entries.
2744          */ 
2745         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2746                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2747         
2748         /*
2749          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2750          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2751          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2752          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2753          * the read above and the store below. 
2754          */
2755         if (workaround_erratum383)
2756                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2757         else if (pmap == kernel_pmap)
2758                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2759         else
2760                 pde_store(pde, newpde); 
2761         if (firstpte == PADDR2)
2762                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2763
2764         /*
2765          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2766          */
2767         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2768
2769         /*
2770          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2771          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2772          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2773          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2774          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2775          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2776          * the 2mpage to referencing the page table page.
2777          */
2778         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2779                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2780
2781         pmap_pde_demotions++;
2782         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2783             " in pmap %p", va, pmap);
2784         return (TRUE);
2785 }
2786
2787 /*
2788  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2789  */
2790 static void
2791 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2792 {
2793         pd_entry_t newpde;
2794         vm_paddr_t mptepa;
2795         vm_page_t mpte;
2796
2797         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2798         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2799         if (mpte == NULL)
2800                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2801
2802         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2803         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2804         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2805
2806         /*
2807          * Initialize the page table page.
2808          */
2809         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2810
2811         /*
2812          * Remove the mapping.
2813          */
2814         if (workaround_erratum383)
2815                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2816         else 
2817                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2818
2819         /*
2820          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2821          */
2822         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2823 }
2824
2825 /*
2826  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2827  */
2828 static void
2829 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2830     struct spglist *free)
2831 {
2832         struct md_page *pvh;
2833         pd_entry_t oldpde;
2834         vm_offset_t eva, va;
2835         vm_page_t m, mpte;
2836
2837         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2838         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2839             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2840         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2841         if (oldpde & PG_W)
2842                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2843
2844         /*
2845          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2846          * PG_G.
2847          */
2848         if (oldpde & PG_G)
2849                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2850         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2851         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2852                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2853                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2854                 eva = sva + NBPDR;
2855                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2856                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2857                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2858                                 vm_page_dirty(m);
2859                         if (oldpde & PG_A)
2860                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2861                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2862                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2863                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2864                 }
2865         }
2866         if (pmap == kernel_pmap) {
2867                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2868         } else {
2869                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2870                 if (mpte != NULL) {
2871                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2872                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2873                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2874                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2875                         mpte->wire_count = 0;
2876                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2877                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2878                 }
2879         }
2880 }
2881
2882 /*
2883  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2884  */
2885 static int
2886 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2887     struct spglist *free)
2888 {
2889         pt_entry_t oldpte;
2890         vm_page_t m;
2891
2892         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2893         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2894         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2895         KASSERT(oldpte != 0,
2896             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2897         if (oldpte & PG_W)
2898                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2899         /*
2900          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2901          * PG_G.
2902          */
2903         if (oldpte & PG_G)
2904                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2905         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2906         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2907                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2908                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2909                         vm_page_dirty(m);
2910                 if (oldpte & PG_A)
2911                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2912                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2913         }
2914         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2915 }
2916
2917 /*
2918  * Remove a single page from a process address space
2919  */
2920 static void
2921 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2922 {
2923         pt_entry_t *pte;
2924
2925         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2926         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2927         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2928         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2929                 return;
2930         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2931         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2932 }
2933
2934 /*
2935  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2936  *
2937  *      It is assumed that the start and end are properly
2938  *      rounded to the page size.
2939  */
2940 void
2941 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2942 {
2943         vm_offset_t pdnxt;
2944         pd_entry_t ptpaddr;
2945         pt_entry_t *pte;
2946         struct spglist free;
2947         int anyvalid;
2948
2949         /*
2950          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2951          */
2952         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2953                 return;
2954
2955         anyvalid = 0;
2956         SLIST_INIT(&free);
2957
2958         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2959         sched_pin();
2960         PMAP_LOCK(pmap);
2961
2962         /*
2963          * special handling of removing one page.  a very
2964          * common operation and easy to short circuit some
2965          * code.
2966          */
2967         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2968             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2969                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2970                 goto out;
2971         }
2972
2973         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2974                 u_int pdirindex;
2975
2976                 /*
2977                  * Calculate index for next page table.
2978                  */
2979                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2980                 if (pdnxt < sva)
2981                         pdnxt = eva;
2982                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2983                         break;
2984
2985                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2986                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2987
2988                 /*
2989                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2990                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2991                  */
2992                 if (ptpaddr == 0)
2993                         continue;
2994
2995                 /*
2996                  * Check for large page.
2997                  */
2998                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2999                         /*
3000                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3001                          * demote the mapping and fall through.
3002                          */
3003                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3004                                 /*
3005                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3006                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3007                                  */
3008                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3009                                         anyvalid = 1;
3010                                 pmap_remove_pde(pmap,
3011                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3012                                 continue;
3013                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3014                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3015                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3016                                 continue;
3017                         }
3018                 }
3019
3020                 /*
3021                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3022                  * by the current page table page, or to the end of the
3023                  * range being removed.
3024                  */
3025                 if (pdnxt > eva)
3026                         pdnxt = eva;
3027
3028                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3029                     sva += PAGE_SIZE) {
3030                         if (*pte == 0)
3031                                 continue;
3032
3033                         /*
3034                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3035                          * by pmap_remove_pte().
3036                          */
3037                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3038                                 anyvalid = 1;
3039                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3040                                 break;
3041                 }
3042         }
3043 out:
3044         sched_unpin();
3045         if (anyvalid)
3046                 pmap_invalidate_all(pmap);
3047         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3048         PMAP_UNLOCK(pmap);
3049         pmap_free_zero_pages(&free);
3050 }
3051
3052 /*
3053  *      Routine:        pmap_remove_all
3054  *      Function:
3055  *              Removes this physical page from
3056  *              all physical maps in which it resides.
3057  *              Reflects back modify bits to the pager.
3058  *
3059  *      Notes:
3060  *              Original versions of this routine were very
3061  *              inefficient because they iteratively called
3062  *              pmap_remove (slow...)
3063  */
3064
3065 void
3066 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3067 {
3068         struct md_page *pvh;
3069         pv_entry_t pv;
3070         pmap_t pmap;
3071         pt_entry_t *pte, tpte;
3072         pd_entry_t *pde;
3073         vm_offset_t va;
3074         struct spglist free;
3075
3076         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3077             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3078         SLIST_INIT(&free);
3079         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3080         sched_pin();
3081         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3082                 goto small_mappings;
3083         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3084         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3085                 va = pv->pv_va;
3086                 pmap = PV_PMAP(pv);
3087                 PMAP_LOCK(pmap);
3088                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3089                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3090                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3091         }
3092 small_mappings:
3093         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3094                 pmap = PV_PMAP(pv);
3095                 PMAP_LOCK(pmap);
3096                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3097                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3098                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3099                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3100                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3101                 tpte = pte_load_clear(pte);
3102                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3103                     pmap, pv->pv_va));
3104                 if (tpte & PG_W)
3105                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3106                 if (tpte & PG_A)
3107                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3108
3109                 /*
3110                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3111                  */
3112                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3113                         vm_page_dirty(m);
3114                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3115                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3116                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3117                 free_pv_entry(pmap, pv);
3118                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3119         }
3120         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3121         sched_unpin();
3122         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3123         pmap_free_zero_pages(&free);
3124 }
3125
3126 /*
3127  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3128  */
3129 static boolean_t
3130 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3131 {
3132         pd_entry_t newpde, oldpde;
3133         vm_offset_t eva, va;
3134         vm_page_t m;
3135         boolean_t anychanged;
3136
3137         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3138         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3139             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3140         anychanged = FALSE;
3141 retry:
3142         oldpde = newpde = *pde;
3143         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3144                 eva = sva + NBPDR;
3145                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3146                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3147                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3148                                 vm_page_dirty(m);
3149         }
3150         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3151                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3152 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3153         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3154                 newpde |= pg_nx;
3155 #endif
3156         if (newpde != oldpde) {
3157                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3158                         goto retry;
3159                 if (oldpde & PG_G)
3160                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3161                 else
3162                         anychanged = TRUE;
3163         }
3164         return (anychanged);
3165 }
3166
3167 /*
3168  *      Set the physical protection on the
3169  *      specified range of this map as requested.
3170  */
3171 void
3172 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3173 {
3174         vm_offset_t pdnxt;
3175         pd_entry_t ptpaddr;
3176         pt_entry_t *pte;
3177         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3178
3179         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3180         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3181                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3182                 return;
3183         }
3184
3185 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3186         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3187             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3188                 return;
3189 #else
3190         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3191                 return;
3192 #endif
3193
3194         if (pmap_is_current(pmap))
3195                 pv_lists_locked = FALSE;
3196         else {
3197                 pv_lists_locked = TRUE;
3198 resume:
3199                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3200                 sched_pin();
3201         }
3202         anychanged = FALSE;
3203
3204         PMAP_LOCK(pmap);
3205         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3206                 pt_entry_t obits, pbits;
3207                 u_int pdirindex;
3208
3209                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3210                 if (pdnxt < sva)
3211                         pdnxt = eva;
3212
3213                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3214                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3215
3216                 /*
3217                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3218                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3219                  */
3220                 if (ptpaddr == 0)
3221                         continue;
3222
3223                 /*
3224                  * Check for large page.
3225                  */
3226                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3227                         /*
3228                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3229                          * demote the mapping and fall through.
3230                          */
3231                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3232                                 /*
3233                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3234                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3235                                  */
3236                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3237                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3238                                         anychanged = TRUE;
3239                                 continue;
3240                         } else {
3241                                 if (!pv_lists_locked) {
3242                                         pv_lists_locked = TRUE;
3243                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3244                                                 if (anychanged)
3245                                                         pmap_invalidate_all(
3246                                                             pmap);
3247                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3248                                                 goto resume;
3249                                         }
3250                                         sched_pin();
3251                                 }
3252                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3253                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3254                                         /*
3255                                          * The large page mapping was
3256                                          * destroyed.
3257                                          */
3258                                         continue;
3259                                 }
3260                         }
3261                 }
3262
3263                 if (pdnxt > eva)
3264                         pdnxt = eva;
3265
3266                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3267                     sva += PAGE_SIZE) {
3268                         vm_page_t m;
3269
3270 retry:
3271                         /*
3272                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3273                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3274                          * significant 32 bits.
3275                          */
3276                         obits = pbits = *pte;
3277                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3278                                 continue;
3279
3280                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3281                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3282                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3283                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3284                                         vm_page_dirty(m);
3285                                 }
3286                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3287                         }
3288 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3289                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3290                                 pbits |= pg_nx;
3291 #endif
3292
3293                         if (pbits != obits) {
3294 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3295                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3296                                         goto retry;
3297 #else
3298                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3299                                     pbits))
3300                                         goto retry;
3301 #endif
3302                                 if (obits & PG_G)
3303                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3304                                 else
3305                                         anychanged = TRUE;
3306                         }
3307                 }
3308         }
3309         if (anychanged)
3310                 pmap_invalidate_all(pmap);
3311         if (pv_lists_locked) {
3312                 sched_unpin();
3313                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3314         }
3315         PMAP_UNLOCK(pmap);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3320  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3321  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3322  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3323  * mappings must have identical characteristics.
3324  *
3325  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3326  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3327  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3328  * pmap.
3329  */
3330 static void
3331 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3332 {
3333         pd_entry_t newpde;
3334         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3335         vm_offset_t oldpteva;
3336         vm_page_t mpte;
3337
3338         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3339
3340         /*
3341          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3342          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3343          * within a 2- or 4MB page.
3344          */
3345         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3346 setpde:
3347         newpde = *firstpte;
3348         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3349                 pmap_pde_p_failures++;
3350                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3351                     " in pmap %p", va, pmap);
3352                 return;
3353         }
3354         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3355                 pmap_pde_p_failures++;
3356                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3357                     " in pmap %p", va, pmap);
3358                 return;
3359         }
3360         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3361                 /*
3362                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3363                  * a TLB invalidation.
3364                  */
3365                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3366                     ~PG_RW))  
3367                         goto setpde;
3368                 newpde &= ~PG_RW;
3369         }
3370
3371         /* 
3372          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3373          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3374          * characteristics to the first PTE.
3375          */
3376         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3377         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3378 setpte:
3379                 oldpte = *pte;
3380                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3381                         pmap_pde_p_failures++;
3382                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3383                             " in pmap %p", va, pmap);
3384                         return;
3385                 }
3386                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3387                         /*
3388                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3389                          * without a TLB invalidation.
3390                          */
3391                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3392                             oldpte & ~PG_RW))
3393                                 goto setpte;
3394                         oldpte &= ~PG_RW;
3395                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3396                             (va & ~PDRMASK);
3397                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3398                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3399                 }
3400                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3401                         pmap_pde_p_failures++;
3402                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3403                             " in pmap %p", va, pmap);
3404                         return;
3405                 }
3406                 pa -= PAGE_SIZE;
3407         }
3408
3409         /*
3410          * Save the page table page in its current state until the PDE
3411          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3412          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3413          */
3414         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3415         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3416             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3417             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3418         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3419             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3420         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3421                 pmap_pde_p_failures++;
3422                 CTR2(KTR_PMAP,
3423                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3424                     pmap);
3425                 return;
3426         }
3427
3428         /*
3429          * Promote the pv entries.
3430          */
3431         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3432                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3433
3434         /*
3435          * Propagate the PAT index to its proper position.
3436          */
3437         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3438                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3439
3440         /*
3441          * Map the superpage.
3442          */
3443         if (workaround_erratum383)
3444                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3445         else if (pmap == kernel_pmap)
3446                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3447         else
3448                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3449
3450         pmap_pde_promotions++;
3451         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3452             " in pmap %p", va, pmap);
3453 }
3454
3455 /*
3456  *      Insert the given physical page (p) at
3457  *      the specified virtual address (v) in the
3458  *      target physical map with the protection requested.
3459  *
3460  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3461  *      that the related pte can not be reclaimed.
3462  *
3463  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3464  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3465  *      insert this page into the given map NOW.
3466  */
3467 int
3468 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3469     u_int flags, int8_t psind)
3470 {
3471         pd_entry_t *pde;
3472         pt_entry_t *pte;
3473         pt_entry_t newpte, origpte;
3474         pv_entry_t pv;
3475         vm_paddr_t opa, pa;
3476         vm_page_t mpte, om;
3477         boolean_t invlva, wired;
3478
3479         va = trunc_page(va);
3480         mpte = NULL;
3481         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3482
3483         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3484         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3485             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3486             va));
3487         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3488                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3489
3490         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3491         PMAP_LOCK(pmap);
3492         sched_pin();
3493
3494         /*
3495          * In the case that a page table page is not
3496          * resident, we are creating it here.
3497          */
3498         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3499                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3500                 if (mpte == NULL) {
3501                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3502                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3503                         sched_unpin();
3504                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3505                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3506                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3507                 }
3508         }
3509
3510         pde = pmap_pde(pmap, va);
3511         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3512                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3513         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3514
3515         /*
3516          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3517          */
3518         if (pte == NULL) {
3519                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3520                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3521         }
3522
3523         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3524         om = NULL;
3525         origpte = *pte;
3526         opa = origpte & PG_FRAME;
3527
3528         /*
3529          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3530          */
3531         if (origpte && (opa == pa)) {
3532                 /*
3533                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3534                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3535                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3536                  * the PT page will be also.
3537                  */
3538                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3539                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3540                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3541                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3542
3543                 /*
3544                  * Remove extra pte reference
3545                  */
3546                 if (mpte)
3547                         mpte->wire_count--;
3548
3549                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3550                         om = m;
3551                         pa |= PG_MANAGED;
3552                 }
3553                 goto validate;
3554         } 
3555
3556         pv = NULL;
3557
3558         /*
3559          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3560          * handle validating new mapping.
3561          */
3562         if (opa) {
3563                 if (origpte & PG_W)
3564                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3565                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3566                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3567                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3568                 }
3569                 if (mpte != NULL) {
3570                         mpte->wire_count--;
3571                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3572                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3573                              " va: 0x%x", va));
3574                 }
3575         } else
3576                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3577
3578         /*
3579          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3580          */
3581         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3582                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3583                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3584                 if (pv == NULL)
3585                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3586                 pv->pv_va = va;
3587                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3588                 pa |= PG_MANAGED;
3589         } else if (pv != NULL)
3590                 free_pv_entry(pmap, pv);
3591
3592         /*
3593          * Increment counters
3594          */
3595         if (wired)
3596                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3597
3598 validate:
3599         /*
3600          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3601          */
3602         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3603         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3604                 newpte |= PG_RW;
3605                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3606                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3607         }
3608 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3609         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3610                 newpte |= pg_nx;
3611 #endif
3612         if (wired)
3613                 newpte |= PG_W;
3614         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3615                 newpte |= PG_U;
3616         if (pmap == kernel_pmap)
3617                 newpte |= pgeflag;
3618
3619         /*
3620          * if the mapping or permission bits are different, we need
3621          * to update the pte.
3622          */
3623         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3624                 newpte |= PG_A;
3625                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3626                         newpte |= PG_M;
3627                 if (origpte & PG_V) {
3628                         invlva = FALSE;
3629                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3630                         if (origpte & PG_A) {
3631                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3632                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3633                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3634                                         invlva = TRUE;
3635 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3636                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3637                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3638                                         invlva = TRUE;
3639 #endif
3640                         }
3641                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3642                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3643                                         vm_page_dirty(om);
3644                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3645                                         invlva = TRUE;
3646                         }
3647                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3648                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3649                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3650                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3651                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3652                         if (invlva)
3653                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3654                 } else
3655                         pte_store(pte, newpte);
3656         }
3657
3658         /*
3659          * If both the page table page and the reservation are fully
3660          * populated, then attempt promotion.
3661          */
3662         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3663             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3664             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3665                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3666
3667         sched_unpin();
3668         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3669         PMAP_UNLOCK(pmap);
3670         return (KERN_SUCCESS);
3671 }
3672
3673 /*
3674  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3675  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3676  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3677  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3678  */
3679 static boolean_t
3680 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3681 {
3682         pd_entry_t *pde, newpde;
3683
3684         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3685         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3686         pde = pmap_pde(pmap, va);
3687         if (*pde != 0) {
3688                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3689                     " in pmap %p", va, pmap);
3690                 return (FALSE);
3691         }
3692         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3693             PG_PS | PG_V;
3694         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3695                 newpde |= PG_MANAGED;
3696
3697                 /*
3698                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3699                  */
3700                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3701                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3702                             " in pmap %p", va, pmap);
3703                         return (FALSE);
3704                 }
3705         }
3706 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3707         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3708                 newpde |= pg_nx;
3709 #endif
3710         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3711                 newpde |= PG_U;
3712
3713         /*
3714          * Increment counters.
3715          */
3716         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3717
3718         /*
3719          * Map the superpage.
3720          */
3721         pde_store(pde, newpde);
3722
3723         pmap_pde_mappings++;
3724         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3725             " in pmap %p", va, pmap);
3726         return (TRUE);
3727 }
3728
3729 /*
3730  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3731  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3732  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3733  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3734  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3735  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3736  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3737  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3738  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3739  * corresponding offset from m_start are mapped.
3740  */
3741 void
3742 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3743     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3744 {
3745         vm_offset_t va;
3746         vm_page_t m, mpte;
3747         vm_pindex_t diff, psize;
3748
3749         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3750
3751         psize = atop(end - start);
3752         mpte = NULL;
3753         m = m_start;
3754         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3755         PMAP_LOCK(pmap);
3756         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3757                 va = start + ptoa(diff);
3758                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3759                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3760                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3761                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3762                 else
3763                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3764                             mpte);
3765                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3766         }
3767         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3768         PMAP_UNLOCK(pmap);
3769 }
3770
3771 /*
3772  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3773  * 1. Current pmap & pmap exists.
3774  * 2. Not wired.
3775  * 3. Read access.
3776  * 4. No page table pages.
3777  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3778  */
3779
3780 void
3781 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3782 {
3783
3784         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3785         PMAP_LOCK(pmap);
3786         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3787         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3788         PMAP_UNLOCK(pmap);
3789 }
3790
3791 static vm_page_t
3792 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3793     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3794 {
3795         pt_entry_t *pte;
3796         vm_paddr_t pa;
3797         struct spglist free;
3798
3799         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3800             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3801             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3802         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3803         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3804
3805         /*
3806          * In the case that a page table page is not
3807          * resident, we are creating it here.
3808          */
3809         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3810                 u_int ptepindex;
3811                 pd_entry_t ptepa;
3812
3813                 /*
3814                  * Calculate pagetable page index
3815                  */
3816                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3817                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3818                         mpte->wire_count++;
3819                 } else {
3820                         /*
3821                          * Get the page directory entry
3822                          */
3823                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3824
3825                         /*
3826                          * If the page table page is mapped, we just increment
3827                          * the hold count, and activate it.
3828                          */
3829                         if (ptepa) {
3830                                 if (ptepa & PG_PS)
3831                                         return (NULL);
3832                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3833                                 mpte->wire_count++;
3834                         } else {
3835                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3836                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3837                                 if (mpte == NULL)
3838                                         return (mpte);
3839                         }
3840                 }
3841         } else {
3842                 mpte = NULL;
3843         }
3844
3845         /*
3846          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3847          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3848          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3849          * But that isn't as quick as vtopte.
3850          */
3851         pte = vtopte(va);
3852         if (*pte) {
3853                 if (mpte != NULL) {
3854                         mpte->wire_count--;
3855                         mpte = NULL;
3856                 }
3857                 return (mpte);
3858         }
3859
3860         /*
3861          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3862          */
3863         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3864             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3865                 if (mpte != NULL) {
3866                         SLIST_INIT(&free);
3867                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3868                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3869                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3870                         }
3871                         
3872                         mpte = NULL;
3873                 }
3874                 return (mpte);
3875         }
3876
3877         /*
3878          * Increment counters
3879          */
3880         pmap->pm_stats.resident_count++;
3881
3882         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3883 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3884         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3885                 pa |= pg_nx;
3886 #endif
3887
3888         /*
3889          * Now validate mapping with RO protection
3890          */
3891         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3892                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3893         else
3894                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3895         return (mpte);
3896 }
3897
3898 /*
3899  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3900  * to be used for panic dumps.
3901  */
3902 void *
3903 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3904 {
3905         vm_offset_t va;
3906
3907         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3908         pmap_kenter(va, pa);
3909         invlpg(va);
3910         return ((void *)crashdumpmap);
3911 }
3912
3913 /*
3914  * This code maps large physical mmap regions into the
3915  * processor address space.  Note that some shortcuts
3916  * are taken, but the code works.
3917  */
3918 void
3919 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3920     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3921 {
3922         pd_entry_t *pde;
3923         vm_paddr_t pa, ptepa;
3924         vm_page_t p;
3925         int pat_mode;
3926
3927         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3928         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3929             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3930         if (pseflag && 
3931             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3932                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3933                         return;
3934                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3935                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3936                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3937                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3938
3939                 /*
3940                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3941                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3942                  */
3943                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3944                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3945                         return;
3946
3947                 /*
3948                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3949                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3950                  * memory attributes.
3951                  */
3952                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3953                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3954                     pa += PAGE_SIZE) {
3955                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3956                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3957                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3958                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3959                                 return;
3960                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3961                 }
3962
3963                 /*
3964                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3965                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3966                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3967                  */
3968                 PMAP_LOCK(pmap);
3969                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3970                     size; pa += NBPDR) {
3971                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3972                         if (*pde == 0) {
3973                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3974                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3975                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3976                                     PAGE_SIZE;
3977                                 pmap_pde_mappings++;
3978                         }
3979                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3980                         addr += NBPDR;
3981                 }
3982                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3983         }
3984 }
3985
3986 /*
3987  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3988  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3989  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3990  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3991  *
3992  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3993  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3994  */
3995 void
3996 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3997 {
3998         vm_offset_t pdnxt;
3999         pd_entry_t *pde;
4000         pt_entry_t *pte;
4001         boolean_t pv_lists_locked;
4002
4003         if (pmap_is_current(pmap))
4004                 pv_lists_locked = FALSE;
4005         else {
4006                 pv_lists_locked = TRUE;
4007 resume:
4008                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4009                 sched_pin();
4010         }
4011         PMAP_LOCK(pmap);
4012         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4013                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4014                 if (pdnxt < sva)
4015                         pdnxt = eva;
4016                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4017                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4018                         continue;
4019                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4020                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4021                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4022                                     (uintmax_t)*pde);
4023
4024                         /*
4025                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4026                          * demote the mapping and fall through.
4027                          */
4028                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4029                                 /*
4030                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4031                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4032                                  * significant 32 bits.
4033                                  */
4034                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4035                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4036                                     PAGE_SIZE;
4037                                 continue;
4038                         } else {
4039                                 if (!pv_lists_locked) {
4040                                         pv_lists_locked = TRUE;
4041                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4042                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4043                                                 /* Repeat sva. */
4044                                                 goto resume;
4045                                         }
4046                                         sched_pin();
4047                                 }
4048                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4049                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4050                         }
4051                 }
4052                 if (pdnxt > eva)
4053                         pdnxt = eva;
4054                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4055                     sva += PAGE_SIZE) {
4056                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4057                                 continue;
4058                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4059                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4060                                     (uintmax_t)*pte);
4061
4062                         /*
4063                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4064                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4065                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4066                          *
4067                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4068                          */
4069                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4070                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4071                 }
4072         }
4073         if (pv_lists_locked) {
4074                 sched_unpin();
4075                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4076         }
4077         PMAP_UNLOCK(pmap);
4078 }
4079
4080
4081 /*
4082  *      Copy the range specified by src_addr/len
4083  *      from the source map to the range dst_addr/len
4084  *      in the destination map.
4085  *
4086  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4087  */
4088
4089 void
4090 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4091     vm_offset_t src_addr)
4092 {
4093         struct spglist free;
4094         vm_offset_t addr;
4095         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4096         vm_offset_t pdnxt;
4097
4098         if (dst_addr != src_addr)
4099                 return;
4100
4101         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4102                 return;
4103
4104         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4105         if (dst_pmap < src_pmap) {
4106                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4107                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4108         } else {
4109                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4110                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4111         }
4112         sched_pin();
4113         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4114                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4115                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4116                 pd_entry_t srcptepaddr;
4117                 u_int ptepindex;
4118
4119                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4120                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4121
4122                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4123                 if (pdnxt < addr)
4124                         pdnxt = end_addr;
4125                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4126
4127                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4128                 if (srcptepaddr == 0)
4129                         continue;
4130                         
4131                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4132                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4133                                 continue;
4134                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4135                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4136                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4137                             PG_PS_FRAME))) {
4138                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4139                                     ~PG_W;
4140                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4141                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4142                         }
4143                         continue;
4144                 }
4145
4146                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4147                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4148                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4149
4150                 if (pdnxt > end_addr)
4151                         pdnxt = end_addr;
4152
4153                 src_pte = vtopte(addr);
4154                 while (addr < pdnxt) {
4155                         pt_entry_t ptetemp;
4156                         ptetemp = *src_pte;
4157                         /*
4158                          * we only virtual copy managed pages
4159                          */
4160                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4161                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4162                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4163                                 if (dstmpte == NULL)
4164                                         goto out;
4165                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4166                                 if (*dst_pte == 0 &&
4167                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4168                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4169                                         /*
4170                                          * Clear the wired, modified, and
4171                                          * accessed (referenced) bits
4172                                          * during the copy.
4173                                          */
4174                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4175                                             PG_A);
4176                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4177                                 } else {
4178                                         SLIST_INIT(&free);
4179                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4180                                             &free)) {
4181                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4182                                                     addr);
4183                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4184                                         }
4185                                         goto out;
4186                                 }
4187                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4188                                         break;
4189                         }
4190                         addr += PAGE_SIZE;
4191                         src_pte++;
4192                 }
4193         }
4194 out:
4195         sched_unpin();
4196         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4197         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4198         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4199 }       
4200
4201 static __inline void
4202 pagezero(void *page)
4203 {
4204 #if defined(I686_CPU)
4205         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4206 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4207                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4208                         sse2_pagezero(page);
4209                 else
4210 #endif
4211                         i686_pagezero(page);
4212         } else
4213 #endif
4214                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4215 }
4216
4217 /*
4218  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4219  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4220  */
4221 void
4222 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4223 {
4224         struct sysmaps *sysmaps;
4225
4226         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4227         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4228         if (*sysmaps->CMAP2)
4229                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4230         sched_pin();
4231         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4232             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4233         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4234         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4235         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4236         sched_unpin();
4237         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4238 }
4239
4240 /*
4241  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4242  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4243  *
4244  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4245  */
4246 void
4247 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4248 {
4249         struct sysmaps *sysmaps;
4250
4251         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4252         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4253         if (*sysmaps->CMAP2)
4254                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4255         sched_pin();
4256         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4257             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4258         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4259         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4260                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4261         else
4262                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4263         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4264         sched_unpin();
4265         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4266 }
4267
4268 /*
4269  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4270  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4271  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4272  *      outside of Giant.
4273  */
4274 void
4275 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4276 {
4277
4278         if (*CMAP3)
4279                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4280         sched_pin();
4281         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4282             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4283         invlcaddr(CADDR3);
4284         pagezero(CADDR3);
4285         *CMAP3 = 0;
4286         sched_unpin();
4287 }
4288
4289 /*
4290  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4291  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4292  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4293  *      time.
4294  */
4295 void
4296 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4297 {
4298         struct sysmaps *sysmaps;
4299
4300         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4301         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4302         if (*sysmaps->CMAP1)
4303                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4304         if (*sysmaps->CMAP2)
4305                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4306         sched_pin();
4307         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4308             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4309         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4310         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4311             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4312         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4313         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4314         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4315         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4316         sched_unpin();
4317         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4318 }
4319
4320 int unmapped_buf_allowed = 1;
4321
4322 void
4323 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4324     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4325 {
4326         struct sysmaps *sysmaps;
4327         vm_page_t a_pg, b_pg;
4328         char *a_cp, *b_cp;
4329         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4330         int cnt;
4331
4332         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4333         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4334         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4335                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4336         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4337                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4338         sched_pin();
4339         while (xfersize > 0) {
4340                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4341                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4342                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4343                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4344                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4345                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4346                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4347                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4348                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4349                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4350                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4351                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4352                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4353                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4354                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4355                 a_offset += cnt;
4356                 b_offset += cnt;
4357                 xfersize -= cnt;
4358         }
4359         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4360         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4361         sched_unpin();
4362         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4363 }
4364
4365 /*
4366  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4367  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4368  * be changed upwards or downwards in the future; it
4369  * is only necessary that true be returned for a small
4370  * subset of pmaps for proper page aging.
4371  */
4372 boolean_t
4373 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4374 {
4375         struct md_page *pvh;
4376         pv_entry_t pv;
4377         int loops = 0;
4378         boolean_t rv;
4379
4380         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4381             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4382         rv = FALSE;
4383         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4384         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4385                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4386                         rv = TRUE;
4387                         break;
4388                 }
4389                 loops++;
4390                 if (loops >= 16)
4391                         break;
4392         }
4393         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4394                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4395                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4396                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4397                                 rv = TRUE;
4398                                 break;
4399                         }
4400                         loops++;
4401                         if (loops >= 16)
4402                                 break;
4403                 }
4404         }
4405         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4406         return (rv);
4407 }
4408
4409 /*
4410  *      pmap_page_wired_mappings:
4411  *
4412  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4413  *      that are wired.
4414  */
4415 int
4416 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4417 {
4418         int count;
4419
4420         count = 0;
4421         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4422                 return (count);
4423         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4424         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4425         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4426             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4427                 count);
4428         }
4429         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4430         return (count);
4431 }
4432
4433 /*
4434  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4435  *
4436  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4437  */
4438 static int
4439 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4440 {
4441         pmap_t pmap;
4442         pt_entry_t *pte;
4443         pv_entry_t pv;
4444
4445         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4446         sched_pin();
4447         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4448                 pmap = PV_PMAP(pv);
4449                 PMAP_LOCK(pmap);
4450                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4451                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4452                         count++;
4453                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4454         }
4455         sched_unpin();
4456         return (count);
4457 }
4458
4459 /*
4460  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4461  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4462  */
4463 boolean_t
4464 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4465 {
4466         boolean_t rv;
4467
4468         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4469                 return (FALSE);
4470         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4471         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4472             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4473             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4474         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4475         return (rv);
4476 }
4477
4478 /*
4479  * Remove all pages from specified address space
4480  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4481  * is special cased for current process only, but
4482  * can have the more generic (and slightly slower)
4483  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4484  * in the case of running down an entire address space.
4485  */
4486 void
4487 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4488 {
4489         pt_entry_t *pte, tpte;
4490         vm_page_t m, mpte, mt;
4491         pv_entry_t pv;
4492         struct md_page *pvh;
4493         struct pv_chunk *pc, *npc;
4494         struct spglist free;
4495         int field, idx;
4496         int32_t bit;
4497         uint32_t inuse, bitmask;
4498         int allfree;
4499
4500         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4501                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4502                 return;
4503         }
4504         SLIST_INIT(&free);
4505         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4506         PMAP_LOCK(pmap);
4507         sched_pin();
4508         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4509                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4510                     pc->pc_pmap));
4511                 allfree = 1;
4512                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4513                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4514                         while (inuse != 0) {
4515                                 bit = bsfl(inuse);
4516                                 bitmask = 1UL << bit;
4517                                 idx = field * 32 + bit;
4518                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4519                                 inuse &= ~bitmask;
4520
4521                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4522                                 tpte = *pte;
4523                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4524                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4525                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4526                                 }
4527
4528                                 if (tpte == 0) {
4529                                         printf(
4530                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4531                                             pte, pv->pv_va);
4532                                         panic("bad pte");
4533                                 }
4534
4535 /*
4536  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4537  */
4538                                 if (tpte & PG_W) {
4539                                         allfree = 0;
4540                                         continue;
4541                                 }
4542
4543                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4544                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4545                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4546                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4547                                     (uintmax_t)tpte));
4548
4549                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4550                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4551                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4552                                     (uintmax_t)tpte));
4553
4554                                 pte_clear(pte);
4555
4556                                 /*
4557                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4558                                  */
4559                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4560                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4561                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4562                                                         vm_page_dirty(mt);
4563                                         } else
4564                                                 vm_page_dirty(m);
4565                                 }
4566
4567                                 /* Mark free */
4568                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4569                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4570                                 pv_entry_count--;
4571                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4572                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4573                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4574                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4575                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4576                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4577                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4578                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4579                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4580                                         }
4581                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4582                                         if (mpte != NULL) {
4583                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4584                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4585                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4586                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4587                                                 mpte->wire_count = 0;
4588                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4589                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4590                                         }
4591                                 } else {
4592                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4593                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4594                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4595                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4596                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4597                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4598                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4599                                         }
4600                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4601                                 }
4602                         }
4603                 }
4604                 if (allfree) {
4605                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4606                         free_pv_chunk(pc);
4607                 }
4608         }
4609         sched_unpin();
4610         pmap_invalidate_all(pmap);
4611         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4612         PMAP_UNLOCK(pmap);
4613         pmap_free_zero_pages(&free);
4614 }
4615
4616 /*
4617  *      pmap_is_modified:
4618  *
4619  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4620  *      in any physical maps.
4621  */
4622 boolean_t
4623 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4624 {
4625         boolean_t rv;
4626
4627         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4628             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4629
4630         /*
4631          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4632          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4633          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4634          */
4635         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4636         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4637                 return (FALSE);
4638         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4639         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4640             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4641             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4642         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4643         return (rv);
4644 }
4645
4646 /*
4647  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4648  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4649  * mappings are supported.
4650  */
4651 static boolean_t
4652 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4653 {
4654         pv_entry_t pv;
4655         pt_entry_t *pte;
4656         pmap_t pmap;
4657         boolean_t rv;
4658
4659         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4660         rv = FALSE;
4661         sched_pin();
4662         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4663                 pmap = PV_PMAP(pv);
4664                 PMAP_LOCK(pmap);
4665                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4666                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4667                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4668                 if (rv)
4669                         break;
4670         }
4671         sched_unpin();
4672         return (rv);
4673 }
4674
4675 /*
4676  *      pmap_is_prefaultable:
4677  *
4678  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4679  *      for prefault.
4680  */
4681 boolean_t
4682 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4683 {
4684         pd_entry_t *pde;
4685         pt_entry_t *pte;
4686         boolean_t rv;
4687
4688         rv = FALSE;
4689         PMAP_LOCK(pmap);
4690         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4691         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4692                 pte = vtopte(addr);
4693                 rv = *pte == 0;
4694         }
4695         PMAP_UNLOCK(pmap);
4696         return (rv);
4697 }
4698
4699 /*
4700  *      pmap_is_referenced:
4701  *
4702  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4703  *      in any physical maps.
4704  */
4705 boolean_t
4706 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4707 {
4708         boolean_t rv;
4709
4710         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4711             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4712         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4713         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4714             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4715             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4716         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4717         return (rv);
4718 }
4719
4720 /*
4721  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4722  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4723  */
4724 static boolean_t
4725 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4726 {
4727         pv_entry_t pv;
4728         pt_entry_t *pte;
4729         pmap_t pmap;
4730         boolean_t rv;
4731
4732         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4733         rv = FALSE;
4734         sched_pin();
4735         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4736                 pmap = PV_PMAP(pv);
4737                 PMAP_LOCK(pmap);
4738                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4739                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4740                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4741                 if (rv)
4742                         break;
4743         }
4744         sched_unpin();
4745         return (rv);
4746 }
4747
4748 /*
4749  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4750  */
4751 void
4752 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4753 {
4754         struct md_page *pvh;
4755         pv_entry_t next_pv, pv;
4756         pmap_t pmap;
4757         pd_entry_t *pde;
4758         pt_entry_t oldpte, *pte;
4759         vm_offset_t va;
4760
4761         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4762             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4763
4764         /*
4765          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4766          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4767          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4768          */
4769         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4770         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4771                 return;
4772         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4773         sched_pin();
4774         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4775                 goto small_mappings;
4776         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4777         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4778                 va = pv->pv_va;
4779                 pmap = PV_PMAP(pv);
4780                 PMAP_LOCK(pmap);
4781                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4782                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4783                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4784                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4785         }
4786 small_mappings:
4787         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4788                 pmap = PV_PMAP(pv);
4789                 PMAP_LOCK(pmap);
4790                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4791                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4792                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4793                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4794 retry:
4795                 oldpte = *pte;
4796                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4797                         /*
4798                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4799                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4800                          * significant 32 bits.
4801                          */
4802                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4803                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4804                                 goto retry;
4805                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4806                                 vm_page_dirty(m);
4807                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4808                 }
4809                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4810         }
4811         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4812         sched_unpin();
4813         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4814 }
4815
4816 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4817
4818 /*
4819  *      pmap_ts_referenced:
4820  *
4821  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4822  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4823  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4824  *      reference bits set.
4825  *
4826  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4827  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4828  *      optimal aging of shared pages.
4829  */
4830 int
4831 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4832 {
4833         struct md_page *pvh;
4834         pv_entry_t pv, pvf;
4835         pmap_t pmap;
4836         pd_entry_t *pde;
4837         pt_entry_t *pte;
4838         vm_paddr_t pa;
4839         int rtval = 0;
4840
4841         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4842             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4843         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4844         pvh = pa_to_pvh(pa);
4845         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4846         sched_pin();
4847         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4848             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4849                 goto small_mappings;
4850         pv = pvf;
4851         do {
4852                 pmap = PV_PMAP(pv);
4853                 PMAP_LOCK(pmap);
4854                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4855                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4856                         /*
4857                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4858                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4859                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4860                          * on the physical page number, the virtual superpage
4861                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4862                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4863                          * reference bit will result in clearing that bit.
4864                          * This function is designed to avoid the selection of
4865                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4866                          *
4867                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4868                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4869                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4870                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4871                          * since the superpage is wired, the current state of
4872                          * its reference bit won't affect page replacement.
4873                          */
4874                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4875                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4876                             (*pde & PG_W) == 0) {
4877                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4878                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4879                         }
4880                         rtval++;
4881                 }
4882                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4883                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4884                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4885                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4886                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4887                 }
4888                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4889                         goto out;
4890         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4891 small_mappings:
4892         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4893                 goto out;
4894         pv = pvf;
4895         do {
4896                 pmap = PV_PMAP(pv);
4897                 PMAP_LOCK(pmap);
4898                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4899                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4900                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4901                     m));
4902                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4903                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4904                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4905                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4906                         rtval++;
4907                 }
4908                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4909                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4910                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4911                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4912                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4913                 }
4914         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4915             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4916 out:
4917         sched_unpin();
4918         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4919         return (rtval);
4920 }
4921
4922 /*
4923  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4924  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4925  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4926  */
4927 void
4928 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4929 {
4930         pd_entry_t oldpde, *pde;
4931         pt_entry_t *pte;
4932         vm_offset_t pdnxt;
4933         vm_page_t m;
4934         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4935
4936         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4937                 return;
4938         if (pmap_is_current(pmap))
4939                 pv_lists_locked = FALSE;
4940         else {
4941                 pv_lists_locked = TRUE;
4942 resume:
4943                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4944                 sched_pin();
4945         }
4946         anychanged = FALSE;
4947         PMAP_LOCK(pmap);
4948         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4949                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4950                 if (pdnxt < sva)
4951                         pdnxt = eva;
4952                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4953                 oldpde = *pde;
4954                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4955                         continue;
4956                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4957                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4958                                 continue;
4959                         if (!pv_lists_locked) {
4960                                 pv_lists_locked = TRUE;
4961                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4962                                         if (anychanged)
4963                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4964                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4965                                         goto resume;
4966                                 }
4967                                 sched_pin();
4968                         }
4969                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4970                                 /*
4971                                  * The large page mapping was destroyed.
4972                                  */
4973                                 continue;
4974                         }
4975
4976                         /*
4977                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4978                          * mapping to a single page so that a subsequent
4979                          * access may repromote.  Since the underlying page
4980                          * table page is fully populated, this removal never
4981                          * frees a page table page.
4982                          */
4983                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4984                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4985                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4986                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4987                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4988                                 anychanged = TRUE;
4989                         }
4990                 }
4991                 if (pdnxt > eva)
4992                         pdnxt = eva;
4993                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4994                     sva += PAGE_SIZE) {
4995                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4996                             PG_V))
4997                                 continue;
4998                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4999                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5000                                         /*
5001                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5002                                          * can be avoided by making the page
5003                                          * dirty now.
5004                                          */
5005                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5006                                         vm_page_dirty(m);
5007                                 }
5008                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5009                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5010                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5011                         else
5012                                 continue;
5013                         if ((*pte & PG_G) != 0)
5014                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
5015                         else
5016                                 anychanged = TRUE;
5017                 }
5018         }
5019         if (anychanged)
5020                 pmap_invalidate_all(pmap);
5021         if (pv_lists_locked) {
5022                 sched_unpin();
5023                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5024         }
5025         PMAP_UNLOCK(pmap);
5026 }
5027
5028 /*
5029  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5030  */
5031 void
5032 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5033 {
5034         struct md_page *pvh;
5035         pv_entry_t next_pv, pv;
5036         pmap_t pmap;
5037         pd_entry_t oldpde, *pde;
5038         pt_entry_t oldpte, *pte;
5039         vm_offset_t va;
5040
5041         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5042             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5043         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5044         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5045             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5046
5047         /*
5048          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5049          * If the object containing the page is locked and the page is not
5050          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5051          */
5052         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5053                 return;
5054         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5055         sched_pin();
5056         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5057                 goto small_mappings;
5058         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5059         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5060                 va = pv->pv_va;
5061                 pmap = PV_PMAP(pv);
5062                 PMAP_LOCK(pmap);
5063                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5064                 oldpde = *pde;
5065                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5066                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5067                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5068                                         /*
5069                                          * Write protect the mapping to a
5070                                          * single page so that a subsequent
5071                                          * write access may repromote.
5072                                          */
5073                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5074                                             PG_PS_FRAME);
5075                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5076                                         oldpte = *pte;
5077                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5078                                                 /*
5079                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5080                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5081                                                  * significant 32 bits.
5082                                                  */
5083                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5084                                                     oldpte,
5085                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5086                                                         oldpte = *pte;
5087                                                 vm_page_dirty(m);
5088                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5089                                         }
5090                                 }
5091                         }
5092                 }
5093                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5094         }
5095 small_mappings:
5096         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5097                 pmap = PV_PMAP(pv);
5098                 PMAP_LOCK(pmap);
5099                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5100                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5101                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5102                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5103                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5104                         /*
5105                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5106                          * in size, PG_M is among the least significant
5107                          * 32 bits. 
5108                          */
5109                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5110                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5111                 }
5112                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5113         }
5114         sched_unpin();
5115         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5116 }
5117
5118 /*
5119  * Miscellaneous support routines follow
5120  */
5121
5122 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5123 static __inline void
5124 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5125 {
5126         u_int opte, npte;
5127
5128         /*
5129          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5130          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5131          */
5132         do {
5133                 opte = *(u_int *)pte;
5134                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5135                 npte |= cache_bits;
5136         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5137 }
5138
5139 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5140 static __inline void
5141 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5142 {
5143         u_int opde, npde;
5144
5145         /*
5146          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5147          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5148          */
5149         do {
5150                 opde = *(u_int *)pde;
5151                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5152                 npde |= cache_bits;
5153         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5154 }
5155
5156 /*
5157  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5158  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5159  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5160  * NOT real memory.
5161  */
5162 void *
5163 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5164 {
5165         vm_offset_t va, offset;
5166         vm_size_t tmpsize;
5167
5168         offset = pa & PAGE_MASK;
5169         size = round_page(offset + size);
5170         pa = pa & PG_FRAME;
5171
5172         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5173                 va = KERNBASE + pa;
5174         else
5175                 va = kva_alloc(size);
5176         if (!va)
5177                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5178
5179         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5180                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5181         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5182         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5183         return ((void *)(va + offset));
5184 }
5185
5186 void *
5187 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5188 {
5189
5190         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5191 }
5192
5193 void *
5194 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5195 {
5196
5197         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5198 }
5199
5200 void
5201 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5202 {
5203         vm_offset_t base, offset;
5204
5205         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5206                 return;
5207         base = trunc_page(va);
5208         offset = va & PAGE_MASK;
5209         size = round_page(offset + size);
5210         kva_free(base, size);
5211 }
5212
5213 /*
5214  * Sets the memory attribute for the specified page.
5215  */
5216 void
5217 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5218 {
5219
5220         m->md.pat_mode = ma;
5221         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5222                 return;
5223
5224         /*
5225          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5226          * See pmap_invalidate_cache_range().
5227          *
5228          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5229          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5230          * flushes the cache.
5231          */    
5232         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5233                 return;
5234
5235         /*
5236          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5237          * support self snoop, map the page transient and do
5238          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5239          * pmap_invalidate_cache_range().
5240          */
5241         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5242                 pmap_flush_page(m);
5243 }
5244
5245 static void
5246 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5247 {
5248         struct sysmaps *sysmaps;
5249         vm_offset_t sva, eva;
5250
5251         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5252                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5253                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5254                 if (*sysmaps->CMAP2)
5255                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5256                 sched_pin();
5257                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5258                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5259                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5260                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5261                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5262
5263                 /*
5264                  * Use mfence despite the ordering implied by
5265                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5266                  * to be ordered by any other instruction.
5267                  */
5268                 mfence();
5269                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5270                         clflush(sva);
5271                 mfence();
5272                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5273                 sched_unpin();
5274                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5275         } else
5276                 pmap_invalidate_cache();
5277 }
5278
5279 /*
5280  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5281  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5282  * completely contained within either the kernel map.
5283  *
5284  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5285  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5286  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5287  * there was insufficient memory available to complete the change.
5288  */
5289 int
5290 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5291 {
5292         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5293         pd_entry_t *pde;
5294         pt_entry_t *pte;
5295         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5296         boolean_t changed;
5297
5298         base = trunc_page(va);
5299         offset = va & PAGE_MASK;
5300         size = round_page(offset + size);
5301
5302         /*
5303          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5304          */
5305         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5306                 return (EINVAL);
5307
5308         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5309         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5310         changed = FALSE;
5311
5312         /*
5313          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5314          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5315          */
5316         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5317         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5318                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5319                 if (*pde == 0) {
5320                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5321                         return (EINVAL);
5322                 }
5323                 if (*pde & PG_PS) {
5324                         /*
5325                          * If the current 2/4MB page already has
5326                          * the required memory type, then we need not
5327                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5328                          * the next 2/4MB page frame.
5329                          */
5330                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5331                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5332                                 continue;
5333                         }
5334
5335                         /*
5336                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5337                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5338                          * within the range, then we need not break
5339                          * down this page into 4KB pages.
5340                          */
5341                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5342                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5343                                 tmpva += NBPDR;
5344                                 continue;
5345                         }
5346                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5347                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5348                                 return (ENOMEM);
5349                         }
5350                 }
5351                 pte = vtopte(tmpva);
5352                 if (*pte == 0) {
5353                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5354                         return (EINVAL);
5355                 }
5356                 tmpva += PAGE_SIZE;
5357         }
5358         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5359
5360         /*
5361          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5362          * cache mode if required.
5363          */
5364         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5365                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5366                 if (*pde & PG_PS) {
5367                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5368                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5369                                 changed = TRUE;
5370                         }
5371                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5372                 } else {
5373                         pte = vtopte(tmpva);
5374                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5375                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5376                                 changed = TRUE;
5377                         }
5378                         tmpva += PAGE_SIZE;
5379                 }
5380         }
5381
5382         /*
5383          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5384          * shouldn't be, etc.
5385          */
5386         if (changed) {
5387                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5388                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5389         }
5390         return (0);
5391 }
5392
5393 /*
5394  * perform the pmap work for mincore
5395  */
5396 int
5397 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5398 {
5399         pd_entry_t *pdep;
5400         pt_entry_t *ptep, pte;
5401         vm_paddr_t pa;
5402         int val;
5403
5404         PMAP_LOCK(pmap);
5405 retry:
5406         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5407         if (*pdep != 0) {
5408                 if (*pdep & PG_PS) {
5409                         pte = *pdep;
5410                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5411                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5412                             PG_FRAME;
5413                         val = MINCORE_SUPER;
5414                 } else {
5415                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5416                         pte = *ptep;
5417                         pmap_pte_release(ptep);
5418                         pa = pte & PG_FRAME;
5419                         val = 0;
5420                 }
5421         } else {
5422                 pte = 0;
5423                 pa = 0;
5424                 val = 0;
5425         }
5426         if ((pte & PG_V) != 0) {
5427                 val |= MINCORE_INCORE;
5428                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5429                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5430                 if ((pte & PG_A) != 0)
5431                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5432         }
5433         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5434             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5435             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5436                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5437                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5438                         goto retry;
5439         } else
5440                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5441         PMAP_UNLOCK(pmap);
5442         return (val);
5443 }
5444
5445 void
5446 pmap_activate(struct thread *td)
5447 {
5448         pmap_t  pmap, oldpmap;
5449         u_int   cpuid;
5450         u_int32_t  cr3;
5451
5452         critical_enter();
5453         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5454         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5455         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5456 #if defined(SMP)
5457         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5458         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5459 #else
5460         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5461         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5462 #endif
5463 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5464         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5465 #else
5466         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5467 #endif
5468         /*
5469          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5470          */
5471         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5472         load_cr3(cr3);
5473         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5474         critical_exit();
5475 }
5476
5477 void
5478 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5479 {
5480 }
5481
5482 /*
5483  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5484  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5485  */
5486 void
5487 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5488     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5489 {
5490         vm_offset_t superpage_offset;
5491
5492         if (size < NBPDR)
5493                 return;
5494         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5495                 offset += ptoa(object->pg_color);
5496         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5497         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5498             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5499                 return;
5500         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5501                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5502         else
5503                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5504 }
5505
5506
5507 #if defined(PMAP_DEBUG)
5508 pmap_pid_dump(int pid)
5509 {
5510         pmap_t pmap;
5511         struct proc *p;
5512         int npte = 0;
5513         int index;
5514
5515         sx_slock(&allproc_lock);
5516         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5517                 if (p->p_pid != pid)
5518                         continue;
5519
5520                 if (p->p_vmspace) {
5521                         int i,j;
5522                         index = 0;
5523                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5524                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5525                                 pd_entry_t *pde;
5526                                 pt_entry_t *pte;
5527                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5528                                 
5529                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5530                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5531                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5532                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5533                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5534                                                         if (index) {
5535                                                                 index = 0;
5536                                                                 printf("\n");
5537                                                         }
5538                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5539                                                         return (npte);
5540                                                 }
5541                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5542                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5543                                                         pt_entry_t pa;
5544                                                         vm_page_t m;
5545                                                         pa = *pte;
5546                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5547                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5548                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5549                                                         npte++;
5550                                                         index++;
5551                                                         if (index >= 2) {
5552                                                                 index = 0;
5553                                                                 printf("\n");
5554                                                         } else {
5555                                                                 printf(" ");
5556                                                         }
5557                                                 }
5558                                         }
5559                                 }
5560                         }
5561                 }
5562         }
5563         sx_sunlock(&allproc_lock);
5564         return (npte);
5565 }
5566 #endif
5567
5568 #if defined(DEBUG)
5569
5570 static void     pads(pmap_t pm);
5571 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5572
5573 /* print address space of pmap*/
5574 static void
5575 pads(pmap_t pm)
5576 {
5577         int i, j;
5578         vm_paddr_t va;
5579         pt_entry_t *ptep;
5580
5581         if (pm == kernel_pmap)
5582                 return;
5583         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5584                 if (pm->pm_pdir[i])
5585                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5586                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5587                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5588                                         continue;
5589                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5590                                         continue;
5591                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5592                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5593                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5594                         };
5595
5596 }
5597
5598 void
5599 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5600 {
5601         pv_entry_t pv;
5602         pmap_t pmap;
5603         vm_page_t m;
5604
5605         printf("pa %x", pa);
5606         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5607         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5608                 pmap = PV_PMAP(pv);
5609                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5610                 pads(pmap);
5611         }
5612         printf(" ");
5613 }
5614 #endif