sys/i386/xen/pmap.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * All rights reserved.
   8  * Copyright (c) 2005 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
   9  * All rights reserved.
  10  *
  11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  14  *
  15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  16  * modification, are permitted provided that the following conditions
  17  * are met:
  18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  24  *    must display the following acknowledgement:
  25  *      This product includes software developed by the University of
  26  *      California, Berkeley and its contributors.
  27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  29  *    without specific prior written permission.
  30  *
  31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  41  * SUCH DAMAGE.
  42  *
  43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  44  */
  45 /*-
  46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
  47  * All rights reserved.
  48  *
  49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
  50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
  51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
  52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
  53  * CHATS research program.
  54  *
  55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  56  * modification, are permitted provided that the following conditions
  57  * are met:
  58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  63  *
  64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  74  * SUCH DAMAGE.
  75  */
  76
  77 #include <sys/cdefs.h>
  78 __FBSDID("$FreeBSD$");
  79
  80 /*
  81  *      Manages physical address maps.
  82  *
  83  *      Since the information managed by this module is
  84  *      also stored by the logical address mapping module,
  85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  88  *      requested.
  89  *
  90  *      In order to cope with hardware architectures which
  91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  93  *      operations until such time as they are actually
  94  *      necessary.  This module is given full information as
  95  *      to which processors are currently using which maps,
  96  *      and to when physical maps must be made correct.
  97  */
  98
  99 #include "opt_cpu.h"
 100 #include "opt_pmap.h"
 101 #include "opt_smp.h"
 102 #include "opt_xbox.h"
 103
 104 #include <sys/param.h>
 105 #include <sys/systm.h>
 106 #include <sys/kernel.h>
 107 #include <sys/ktr.h>
 108 #include <sys/lock.h>
 109 #include <sys/malloc.h>
 110 #include <sys/mman.h>
 111 #include <sys/msgbuf.h>
 112 #include <sys/mutex.h>
 113 #include <sys/proc.h>
 114 #include <sys/rwlock.h>
 115 #include <sys/sf_buf.h>
 116 #include <sys/sx.h>
 117 #include <sys/vmmeter.h>
 118 #include <sys/sched.h>
 119 #include <sys/sysctl.h>
 120 #ifdef SMP
 121 #include <sys/smp.h>
 122 #else
 123 #include <sys/cpuset.h>
 124 #endif
 125
 126 #include <vm/vm.h>
 127 #include <vm/vm_param.h>
 128 #include <vm/vm_kern.h>
 129 #include <vm/vm_page.h>
 130 #include <vm/vm_map.h>
 131 #include <vm/vm_object.h>
 132 #include <vm/vm_extern.h>
 133 #include <vm/vm_pageout.h>
 134 #include <vm/vm_pager.h>
 135 #include <vm/uma.h>
 136
 137 #include <machine/cpu.h>
 138 #include <machine/cputypes.h>
 139 #include <machine/md_var.h>
 140 #include <machine/pcb.h>
 141 #include <machine/specialreg.h>
 142 #ifdef SMP
 143 #include <machine/smp.h>
 144 #endif
 145
 146 #ifdef XBOX
 147 #include <machine/xbox.h>
 148 #endif
 149
 150 #include <xen/interface/xen.h>
 151 #include <xen/hypervisor.h>
 152 #include <machine/xen/hypercall.h>
 153 #include <machine/xen/xenvar.h>
 154 #include <machine/xen/xenfunc.h>
 155
 156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
 157 #define CPU_ENABLE_SSE
 158 #endif
 159
 160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
 162 #endif
 163
 164 #define DIAGNOSTIC
 165
 166 #if !defined(DIAGNOSTIC)
 167 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
 168 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
 169 #else
 170 #define PMAP_INLINE     extern inline
 171 #endif
 172 #else
 173 #define PMAP_INLINE
 174 #endif
 175
 176 #ifdef PV_STATS
 177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
 178 #else
 179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
 180 #endif
 181
 182 /*
 183  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 184  */
 185 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 186 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 187
 188 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 189 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
 190 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
 191 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
 192 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 193
 194 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
 195
 196 #define HAMFISTED_LOCKING
 197 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
 198 static struct mtx createdelete_lock;
 199 #endif
 200
 201 struct pmap kernel_pmap_store;
 202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
 203 static struct pmaplist allpmaps;
 204 static struct mtx allpmaps_lock;
 205
 206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
 209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
 210
 211 int nkpt;
 212 vm_offset_t kernel_vm_end;
 213 extern u_int32_t KERNend;
 214
 215 #ifdef PAE
 216 pt_entry_t pg_nx;
 217 #endif
 218
 219 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
 220
 221 static int pat_works;                   /* Is page attribute table sane? */
 222
 223 /*
 224  * This lock is defined as static in other pmap implementations.  It cannot,
 225  * however, be defined as static here, because it is (ab)used to serialize
 226  * queued page table changes in other sources files.
 227  */
 228 struct rwlock pvh_global_lock;
 229
 230 /*
 231  * Data for the pv entry allocation mechanism
 232  */
 233 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
 234 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
 235 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 236
 237 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
 238 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
 239 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
 240
 241 /*
 242  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 243  */
 244 struct sysmaps {
 245         struct  mtx lock;
 246         pt_entry_t *CMAP1;
 247         pt_entry_t *CMAP2;
 248         caddr_t CADDR1;
 249         caddr_t CADDR2;
 250 };
 251 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
 252 pt_entry_t *CMAP3;
 253 caddr_t ptvmmap = 0;
 254 caddr_t CADDR3;
 255 struct msgbuf *msgbufp = 0;
 256
 257 /*
 258  * Crashdump maps.
 259  */
 260 static caddr_t crashdumpmap;
 261
 262 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
 263 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
 264 #ifdef SMP
 265 static int PMAP1cpu;
 266 static int PMAP1changedcpu;
 267 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD,
 268            &PMAP1changedcpu, 0,
 269            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
 270 #endif
 271 static int PMAP1changed;
 272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD,
 273            &PMAP1changed, 0,
 274            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
 275 static int PMAP1unchanged;
 276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD,
 277            &PMAP1unchanged, 0,
 278            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
 279 static struct mtx PMAP2mutex;
 280
 281 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
 282 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
 283 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
 284 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 285 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
 286                     vm_offset_t va);
 287
 288 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mcl, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 289     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
 290 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
 291 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
 292 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
 293     vm_page_t *free);
 294 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
 295     vm_page_t *free);
 296 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 297                                         vm_offset_t va);
 298 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 299     vm_page_t m);
 300
 301 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
 302
 303 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
 304 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
 305 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 306 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
 307 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
 308 static boolean_t pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr);
 309
 310 static __inline void pagezero(void *page);
 311
 312 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
 313 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
 314
 315 /*
 316  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
 317  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
 318  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
 319  */
 320 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
 321
 322 void
 323 pd_set(struct pmap *pmap, int ptepindex, vm_paddr_t val, int type)
 324 {
 325         vm_paddr_t pdir_ma = vtomach(&pmap->pm_pdir[ptepindex]);
 326
 327         switch (type) {
 328         case SH_PD_SET_VA:
 329 #if 0
 330                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
 331                                     xpmap_ptom(val & ~(PG_RW)));
 332 #endif
 333                 xen_queue_pt_update(pdir_ma,
 334                                     xpmap_ptom(val));
 335                 break;
 336         case SH_PD_SET_VA_MA:
 337 #if 0
 338                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma,
 339                                     val & ~(PG_RW));
 340 #endif
 341                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, val);
 342                 break;
 343         case SH_PD_SET_VA_CLEAR:
 344 #if 0
 345                 xen_queue_pt_update(shadow_pdir_ma, 0);
 346 #endif
 347                 xen_queue_pt_update(pdir_ma, 0);
 348                 break;
 349         }
 350 }
 351
 352 /*
 353  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 354  *
 355  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 356  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 357  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 358  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 359  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 360  *      (physical) address starting relative to 0]
 361  */
 362 void
 363 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
 364 {
 365         vm_offset_t va;
 366         pt_entry_t *pte, *unused;
 367         struct sysmaps *sysmaps;
 368         int i;
 369
 370         /*
 371          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
 372          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
 373          * address space, because locore may not have mapped every physical
 374          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
 375          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
 376          */
 377         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
 378
 379         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 380
 381         /*
 382          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
 383          */
 384         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
 385         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
 386 #ifdef PAE
 387         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
 388 #endif
 389         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
 390         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
 391
 392         /*
 393          * Initialize the global pv list lock.
 394          */
 395         rw_init_flags(&pvh_global_lock, "pmap pv global", RW_RECURSE);
 396
 397         LIST_INIT(&allpmaps);
 398         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
 399         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
 400         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
 401         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
 402         if (nkpt == 0)
 403                 nkpt = NKPT;
 404
 405         /*
 406          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 407          * mapping of pages.
 408          */
 409 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 410         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 411
 412         va = virtual_avail;
 413         pte = vtopte(va);
 414
 415         /*
 416          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 417          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
 418          */
 419         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 420                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
 421                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
 422                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
 423                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
 424                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
 425                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
 426         }
 427         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
 428         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
 429
 430         /*
 431          * Crashdump maps.
 432          */
 433         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
 434
 435         /*
 436          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
 437          */
 438         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
 439
 440         /*
 441          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 442          */
 443         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
 444
 445         /*
 446          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
 447          * respectively.
 448          */
 449         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
 450         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
 451
 452         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
 453
 454         virtual_avail = va;
 455
 456         /*
 457          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
 458          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
 459          * mapping must not have PG_G set.
 460          */
 461 #ifndef XEN
 462         /*
 463          * leave here deliberately to show that this is not supported
 464          */
 465 #ifdef XBOX
 466         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
 467          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
 468          * Better fixes are very welcome! */
 469         if (!arch_i386_is_xbox)
 470 #endif
 471         for (i = 1; i < NKPT; i++)
 472                 PTD[i] = 0;
 473
 474         /* Initialize the PAT MSR if present. */
 475         pmap_init_pat();
 476
 477         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
 478         pmap_set_pg();
 479 #endif
 480
 481 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
 482         mtx_init(&createdelete_lock, "pmap create/delete", NULL, MTX_DEF);
 483 #endif
 484 }
 485
 486 /*
 487  * Setup the PAT MSR.
 488  */
 489 void
 490 pmap_init_pat(void)
 491 {
 492         uint64_t pat_msr;
 493
 494         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
 495         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
 496                 return;
 497
 498         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
 499             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
 500                 /*
 501                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
 502                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
 503                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
 504                  */
 505                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
 506                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
 507                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
 508                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
 509                 pat_works = 1;
 510         } else {
 511                 /*
 512                  * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
 513                  * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
 514                  * of UC-.
 515                  *
 516                  *   Intel Pentium III Processor Specification Update
 517                  * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
 518                  * or Mode C Paging)
 519                  *
 520                  *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
 521                  * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
 522                  */
 523                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
 524                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
 525                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
 526                 pat_works = 0;
 527         }
 528         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
 529 }
 530
 531 /*
 532  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
 533  */
 534 void
 535 pmap_page_init(vm_page_t m)
 536 {
 537
 538         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 539         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
 540 }
 541
 542 /*
 543  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
 544  * Requirements:
 545  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
 546  *    are ever set, PG_V in particular.
 547  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
 548  *    on PAE systems.  This should be ok.
 549  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
 550  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
 551  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
 552  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
 553  */
 554 static int ptelist_count = 0;
 555 static vm_offset_t
 556 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
 557 {
 558         vm_offset_t va;
 559         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
 560
 561         if (ptelist_count == 0) {
 562                 printf("out of memory!!!!!!\n");
 563                 return (0);     /* Out of memory */
 564         }
 565         ptelist_count--;
 566         va = phead[ptelist_count];
 567         return (va);
 568 }
 569
 570 static void
 571 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
 572 {
 573         vm_offset_t *phead = (vm_offset_t *)*head;
 574
 575         phead[ptelist_count++] = va;
 576 }
 577
 578 static void
 579 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
 580 {
 581         int i, nstackpages;
 582         vm_offset_t va;
 583         vm_page_t m;
 584
 585         nstackpages = (npages + PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t) - 1)/ (PAGE_SIZE/sizeof(vm_offset_t));
 586         for (i = 0; i < nstackpages; i++) {
 587                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
 588                 m = vm_page_alloc(NULL, i,
 589                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
 590                     VM_ALLOC_ZERO);
 591                 pmap_qenter(va, &m, 1);
 592         }
 593
 594         *head = (vm_offset_t)base;
 595         for (i = npages - 1; i >= nstackpages; i--) {
 596                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
 597                 pmap_ptelist_free(head, va);
 598         }
 599 }
 600
 601
 602 /*
 603  *      Initialize the pmap module.
 604  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 605  *      system needs to map virtual memory.
 606  */
 607 void
 608 pmap_init(void)
 609 {
 610
 611         /*
 612          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
 613          * high water mark so that the system can recover from excessive
 614          * numbers of pv entries.
 615          */
 616         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 617         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
 618         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 619         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
 620         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 621
 622         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
 623         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
 624         if (pv_chunkbase == NULL)
 625                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
 626         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
 627 }
 628
 629
 630 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
 631         "Max number of PV entries");
 632 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
 633         "Page share factor per proc");
 634
 635 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
 636     "2/4MB page mapping counters");
 637
 638 static u_long pmap_pde_mappings;
 639 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
 640     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
 641
 642 /***************************************************
 643  * Low level helper routines.....
 644  ***************************************************/
 645
 646 /*
 647  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
 648  * caching mode.
 649  */
 650 int
 651 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
 652 {
 653         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
 654
 655         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
 656         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
 657
 658         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
 659         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
 660                 switch (mode) {
 661                 case PAT_UNCACHEABLE:
 662                 case PAT_WRITE_THROUGH:
 663                 case PAT_WRITE_BACK:
 664                         break;
 665                 case PAT_UNCACHED:
 666                 case PAT_WRITE_COMBINING:
 667                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
 668                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
 669                         break;
 670                 }
 671         }
 672
 673         /* Map the caching mode to a PAT index. */
 674         if (pat_works) {
 675                 switch (mode) {
 676                         case PAT_UNCACHEABLE:
 677                                 pat_index = 3;
 678                                 break;
 679                         case PAT_WRITE_THROUGH:
 680                                 pat_index = 1;
 681                                 break;
 682                         case PAT_WRITE_BACK:
 683                                 pat_index = 0;
 684                                 break;
 685                         case PAT_UNCACHED:
 686                                 pat_index = 2;
 687                                 break;
 688                         case PAT_WRITE_COMBINING:
 689                                 pat_index = 5;
 690                                 break;
 691                         case PAT_WRITE_PROTECTED:
 692                                 pat_index = 4;
 693                                 break;
 694                         default:
 695                                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
 696                 }
 697         } else {
 698                 switch (mode) {
 699                         case PAT_UNCACHED:
 700                         case PAT_UNCACHEABLE:
 701                         case PAT_WRITE_PROTECTED:
 702                                 pat_index = 3;
 703                                 break;
 704                         case PAT_WRITE_THROUGH:
 705                                 pat_index = 1;
 706                                 break;
 707                         case PAT_WRITE_BACK:
 708                                 pat_index = 0;
 709                                 break;
 710                         case PAT_WRITE_COMBINING:
 711                                 pat_index = 2;
 712                                 break;
 713                         default:
 714                                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
 715                 }
 716         }
 717
 718         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
 719         cache_bits = 0;
 720         if (pat_index & 0x4)
 721                 cache_bits |= pat_flag;
 722         if (pat_index & 0x2)
 723                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
 724         if (pat_index & 0x1)
 725                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
 726         return (cache_bits);
 727 }
 728 #ifdef SMP
 729 /*
 730  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
 731  *
 732  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
 733  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
 734  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
 735  * processor could cache an old, pre-update entry without being
 736  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
 737  * active on another processor after its pm_active field is checked by
 738  * one of the following functions but before a store updating the page
 739  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
 740  * processor before its pm_active field is checked but due to
 741  * speculative loads one of the following functions stills reads the
 742  * pmap as inactive on the other processor.
 743  *
 744  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
 745  * immutable.  The kernel page table is always active on every
 746  * processor.
 747  */
 748 void
 749 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 750 {
 751         cpuset_t other_cpus;
 752         u_int cpuid;
 753
 754         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
 755             pmap, va);
 756
 757         sched_pin();
 758         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 759                 invlpg(va);
 760                 smp_invlpg(va);
 761         } else {
 762                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 763                 other_cpus = all_cpus;
 764                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 765                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 766                         invlpg(va);
 767                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 768                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 769                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
 770         }
 771         sched_unpin();
 772         PT_UPDATES_FLUSH();
 773 }
 774
 775 void
 776 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 777 {
 778         cpuset_t other_cpus;
 779         vm_offset_t addr;
 780         u_int cpuid;
 781
 782         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p eva=0x%x sva=0x%x",
 783             pmap, sva, eva);
 784
 785         sched_pin();
 786         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 787                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 788                         invlpg(addr);
 789                 smp_invlpg_range(sva, eva);
 790         } else {
 791                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 792                 other_cpus = all_cpus;
 793                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 794                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 795                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 796                                 invlpg(addr);
 797                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 798                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 799                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
 800         }
 801         sched_unpin();
 802         PT_UPDATES_FLUSH();
 803 }
 804
 805 void
 806 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 807 {
 808         cpuset_t other_cpus;
 809         u_int cpuid;
 810
 811         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p", pmap);
 812
 813         sched_pin();
 814         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
 815                 invltlb();
 816                 smp_invltlb();
 817         } else {
 818                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 819                 other_cpus = all_cpus;
 820                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
 821                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
 822                         invltlb();
 823                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
 824                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
 825                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
 826         }
 827         sched_unpin();
 828 }
 829
 830 void
 831 pmap_invalidate_cache(void)
 832 {
 833
 834         sched_pin();
 835         wbinvd();
 836         smp_cache_flush();
 837         sched_unpin();
 838 }
 839 #else /* !SMP */
 840 /*
 841  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
 842  * We inline these within pmap.c for speed.
 843  */
 844 PMAP_INLINE void
 845 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 846 {
 847         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_page: pmap=%p va=0x%x",
 848             pmap, va);
 849
 850         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 851                 invlpg(va);
 852         PT_UPDATES_FLUSH();
 853 }
 854
 855 PMAP_INLINE void
 856 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
 857 {
 858         vm_offset_t addr;
 859
 860         if (eva - sva > PAGE_SIZE)
 861                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_range: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
 862                     pmap, sva, eva);
 863
 864         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 865                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
 866                         invlpg(addr);
 867         PT_UPDATES_FLUSH();
 868 }
 869
 870 PMAP_INLINE void
 871 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
 872 {
 873
 874         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_invalidate_all: pmap=%p", pmap);
 875
 876         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
 877                 invltlb();
 878 }
 879
 880 PMAP_INLINE void
 881 pmap_invalidate_cache(void)
 882 {
 883
 884         wbinvd();
 885 }
 886 #endif /* !SMP */
 887
 888 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
 889
 890 void
 891 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
 892 {
 893
 894         if (force) {
 895                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
 896         } else {
 897                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
 898                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
 899                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
 900                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
 901         }
 902
 903         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
 904                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
 905         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
 906             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
 907
 908                 /*
 909                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
 910                  * instruction to insure that previous stores are
 911                  * included in the write-back.  The processor
 912                  * propagates flush to other processors in the cache
 913                  * coherence domain.
 914                  */
 915                 mfence();
 916                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
 917                         clflush(sva);
 918                 mfence();
 919         } else {
 920
 921                 /*
 922                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
 923                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
 924                  * Globally invalidate cache.
 925                  */
 926                 pmap_invalidate_cache();
 927         }
 928 }
 929
 930 void
 931 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
 932 {
 933         int i;
 934
 935         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
 936             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
 937                 pmap_invalidate_cache();
 938         } else {
 939                 for (i = 0; i < count; i++)
 940                         pmap_flush_page(pages[i]);
 941         }
 942 }
 943
 944 /*
 945  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
 946  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
 947  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
 948  * dependence on its continued use subject to a race condition.
 949  */
 950 static __inline int
 951 pmap_is_current(pmap_t pmap)
 952 {
 953
 954         return (pmap == kernel_pmap ||
 955             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
 956             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
 957 }
 958
 959 /*
 960  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
 961  * be released by passing it to pmap_pte_release().
 962  */
 963 pt_entry_t *
 964 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 965 {
 966         pd_entry_t newpf;
 967         pd_entry_t *pde;
 968
 969         pde = pmap_pde(pmap, va);
 970         if (*pde & PG_PS)
 971                 return (pde);
 972         if (*pde != 0) {
 973                 /* are we current address space or kernel? */
 974                 if (pmap_is_current(pmap))
 975                         return (vtopte(va));
 976                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
 977                 newpf = *pde & PG_FRAME;
 978                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
 979                         PT_SET_MA(PADDR2, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
 980                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
 981                             pmap, va, (*PMAP2 & 0xffffffff));
 982                 }
 983                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
 984         }
 985         return (NULL);
 986 }
 987
 988 /*
 989  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
 990  * being NULL.
 991  */
 992 static __inline void
 993 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
 994 {
 995
 996         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2) {
 997                 CTR1(KTR_PMAP, "pmap_pte_release: pte=0x%jx",
 998                     *PMAP2);
 999                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
1000                 PT_SET_VA(PMAP2, 0, TRUE);
1001                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1002                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1003         }
1004 }
1005
1006 static __inline void
1007 invlcaddr(void *caddr)
1008 {
1009
1010         invlpg((u_int)caddr);
1011         PT_UPDATES_FLUSH();
1012 }
1013
1014 /*
1015  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1016  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1017  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1018  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1019  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1020  *
1021  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1022  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1023  */
1024 static pt_entry_t *
1025 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1026 {
1027         pd_entry_t newpf;
1028         pd_entry_t *pde;
1029
1030         pde = pmap_pde(pmap, va);
1031         if (*pde & PG_PS)
1032                 return (pde);
1033         if (*pde != 0) {
1034                 /* are we current address space or kernel? */
1035                 if (pmap_is_current(pmap))
1036                         return (vtopte(va));
1037                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1038                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1039                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1040                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1041                         PT_SET_MA(PADDR1, newpf | PG_V | PG_A | PG_M);
1042                         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_pte_quick: pmap=%p va=0x%x newpte=0x%08x",
1043                             pmap, va, (u_long)*PMAP1);
1044
1045 #ifdef SMP
1046                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1047 #endif
1048                         PMAP1changed++;
1049                 } else
1050 #ifdef SMP
1051                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1052                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1053                         invlcaddr(PADDR1);
1054                         PMAP1changedcpu++;
1055                 } else
1056 #endif
1057                         PMAP1unchanged++;
1058                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1059         }
1060         return (0);
1061 }
1062
1063 /*
1064  *      Routine:        pmap_extract
1065  *      Function:
1066  *              Extract the physical page address associated
1067  *              with the given map/virtual_address pair.
1068  */
1069 vm_paddr_t
1070 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1071 {
1072         vm_paddr_t rtval;
1073         pt_entry_t *pte;
1074         pd_entry_t pde;
1075         pt_entry_t pteval;
1076
1077         rtval = 0;
1078         PMAP_LOCK(pmap);
1079         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1080         if (pde != 0) {
1081                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1082                         rtval = xpmap_mtop(pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1083                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1084                         return rtval;
1085                 }
1086                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1087                 pteval = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
1088                 rtval = (pteval & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1089                 pmap_pte_release(pte);
1090         }
1091         PMAP_UNLOCK(pmap);
1092         return (rtval);
1093 }
1094
1095 /*
1096  *      Routine:        pmap_extract_ma
1097  *      Function:
1098  *              Like pmap_extract, but returns machine address
1099  */
1100 vm_paddr_t
1101 pmap_extract_ma(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1102 {
1103         vm_paddr_t rtval;
1104         pt_entry_t *pte;
1105         pd_entry_t pde;
1106
1107         rtval = 0;
1108         PMAP_LOCK(pmap);
1109         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1110         if (pde != 0) {
1111                 if ((pde & PG_PS) != 0) {
1112                         rtval = (pde & ~PDRMASK) | (va & PDRMASK);
1113                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1114                         return rtval;
1115                 }
1116                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1117                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1118                 pmap_pte_release(pte);
1119         }
1120         PMAP_UNLOCK(pmap);
1121         return (rtval);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1126  *      Function:
1127  *              Atomically extract and hold the physical page
1128  *              with the given pmap and virtual address pair
1129  *              if that mapping permits the given protection.
1130  */
1131 vm_page_t
1132 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1133 {
1134         pd_entry_t pde;
1135         pt_entry_t pte, *ptep;
1136         vm_page_t m;
1137         vm_paddr_t pa;
1138
1139         pa = 0;
1140         m = NULL;
1141         PMAP_LOCK(pmap);
1142 retry:
1143         pde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1144         if (pde != 0) {
1145                 if (pde & PG_PS) {
1146                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1147                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1148                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1149                                         goto retry;
1150                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1151                                     (va & PDRMASK));
1152                                 vm_page_hold(m);
1153                         }
1154                 } else {
1155                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1156                         pte = PT_GET(ptep);
1157                         pmap_pte_release(ptep);
1158                         if (pte != 0 &&
1159                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1160                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1161                                     &pa))
1162                                         goto retry;
1163                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1164                                 vm_page_hold(m);
1165                         }
1166                 }
1167         }
1168         PA_UNLOCK_COND(pa);
1169         PMAP_UNLOCK(pmap);
1170         return (m);
1171 }
1172
1173 /***************************************************
1174  * Low level mapping routines.....
1175  ***************************************************/
1176
1177 /*
1178  * Add a wired page to the kva.
1179  * Note: not SMP coherent.
1180  *
1181  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1182  */
1183 void
1184 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1185 {
1186
1187         PT_SET_MA(va, xpmap_ptom(pa)| PG_RW | PG_V | pgeflag);
1188 }
1189
1190 void
1191 pmap_kenter_ma(vm_offset_t va, vm_paddr_t ma)
1192 {
1193         pt_entry_t *pte;
1194
1195         pte = vtopte(va);
1196         pte_store_ma(pte, ma | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1197 }
1198
1199 static __inline void
1200 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1201 {
1202
1203         PT_SET_MA(va, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1204 }
1205
1206 /*
1207  * Remove a page from the kernel pagetables.
1208  * Note: not SMP coherent.
1209  *
1210  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1211  */
1212 PMAP_INLINE void
1213 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1214 {
1215         pt_entry_t *pte;
1216
1217         pte = vtopte(va);
1218         PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
1219 }
1220
1221 /*
1222  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1223  *      virtual address space.
1224  *
1225  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1226  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1227  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1228  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1229  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1230  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1231  *      region.
1232  */
1233 vm_offset_t
1234 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1235 {
1236         vm_offset_t va, sva;
1237
1238         va = sva = *virt;
1239         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_map: va=0x%x start=0x%jx end=0x%jx prot=0x%x",
1240             va, start, end, prot);
1241         while (start < end) {
1242                 pmap_kenter(va, start);
1243                 va += PAGE_SIZE;
1244                 start += PAGE_SIZE;
1245         }
1246         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1247         *virt = va;
1248         return (sva);
1249 }
1250
1251
1252 /*
1253  * Add a list of wired pages to the kva
1254  * this routine is only used for temporary
1255  * kernel mappings that do not need to have
1256  * page modification or references recorded.
1257  * Note that old mappings are simply written
1258  * over.  The page *must* be wired.
1259  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1260  */
1261 void
1262 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1263 {
1264         pt_entry_t *endpte, *pte;
1265         vm_paddr_t pa;
1266         vm_offset_t va = sva;
1267         int mclcount = 0;
1268         multicall_entry_t mcl[16];
1269         multicall_entry_t *mclp = mcl;
1270         int error;
1271
1272         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qenter:sva=0x%x count=%d", va, count);
1273         pte = vtopte(sva);
1274         endpte = pte + count;
1275         while (pte < endpte) {
1276                 pa = VM_PAGE_TO_MACH(*ma) | pgeflag | PG_RW | PG_V | PG_M | PG_A;
1277
1278                 mclp->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
1279                 mclp->args[0] = va;
1280                 mclp->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
1281                 mclp->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
1282                 mclp->args[3] = (*pte & PG_V) ? UVMF_INVLPG|UVMF_ALL : 0;
1283
1284                 va += PAGE_SIZE;
1285                 pte++;
1286                 ma++;
1287                 mclp++;
1288                 mclcount++;
1289                 if (mclcount == 16) {
1290                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1291                         mclp = mcl;
1292                         mclcount = 0;
1293                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1294                 }
1295         }
1296         if (mclcount) {
1297                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, mclcount);
1298                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
1299         }
1300
1301 #ifdef INVARIANTS
1302         for (pte = vtopte(sva), mclcount = 0; mclcount < count; mclcount++, pte++)
1303                 KASSERT(*pte, ("pte not set for va=0x%x", sva + mclcount*PAGE_SIZE));
1304 #endif
1305 }
1306
1307 /*
1308  * This routine tears out page mappings from the
1309  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1310  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1311  */
1312 void
1313 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1314 {
1315         vm_offset_t va;
1316
1317         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_qremove: sva=0x%x count=%d", sva, count);
1318         va = sva;
1319         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1320         critical_enter();
1321         while (count-- > 0) {
1322                 pmap_kremove(va);
1323                 va += PAGE_SIZE;
1324         }
1325         PT_UPDATES_FLUSH();
1326         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1327         critical_exit();
1328         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1329 }
1330
1331 /***************************************************
1332  * Page table page management routines.....
1333  ***************************************************/
1334 static __inline void
1335 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1336 {
1337         vm_page_t m;
1338
1339         while (free != NULL) {
1340                 m = free;
1341                 free = (void *)m->object;
1342                 m->object = NULL;
1343                 vm_page_free_zero(m);
1344         }
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1349  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1350  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1351  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1352  */
1353 static inline boolean_t
1354 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1355 {
1356
1357         --m->wire_count;
1358         if (m->wire_count == 0) {
1359                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1360                 return (TRUE);
1361         } else
1362                 return (FALSE);
1363 }
1364
1365 static void
1366 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1367 {
1368         vm_offset_t pteva;
1369
1370         PT_UPDATES_FLUSH();
1371         /*
1372          * unmap the page table page
1373          */
1374         xen_pt_unpin(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1375         /*
1376          * page *might* contain residual mapping :-/
1377          */
1378         PD_CLEAR_VA(pmap, m->pindex, TRUE);
1379         pmap_zero_page(m);
1380         --pmap->pm_stats.resident_count;
1381
1382         /*
1383          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1384          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1385          * down is begun.
1386          */
1387         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1388
1389         /*
1390          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1391          * take effect immediately.
1392          */
1393         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1394         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1395
1396         /*
1397          * Put page on a list so that it is released after
1398          * *ALL* TLB shootdown is done
1399          */
1400         m->object = (void *)*free;
1401         *free = m;
1402 }
1403
1404 /*
1405  * After removing a page table entry, this routine is used to
1406  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1407  */
1408 static int
1409 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1410 {
1411         pd_entry_t ptepde;
1412         vm_page_t mpte;
1413
1414         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1415                 return (0);
1416         ptepde = PT_GET(pmap_pde(pmap, va));
1417         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1418         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1419 }
1420
1421 /*
1422  * Initialize the pmap for the swapper process.
1423  */
1424 void
1425 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1426 {
1427
1428         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1429         /*
1430          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1431          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1432          * not need to be inserted into that list.
1433          */
1434         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1435 #ifdef PAE
1436         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1437 #endif
1438         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1439         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1440         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1441         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1442 }
1443
1444 /*
1445  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1446  * such as one in a vmspace structure.
1447  */
1448 int
1449 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1450 {
1451         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD + 1];
1452         int npgptd = NPGPTD + 1;
1453         int i;
1454
1455 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1456         mtx_lock(&createdelete_lock);
1457 #endif
1458
1459         /*
1460          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1461          * page directory table.
1462          */
1463         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1464                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1465                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1466 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1467                         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1468 #endif
1469                         return (0);
1470                 }
1471 #ifdef PAE
1472                 pmap->pm_pdpt = (pd_entry_t *)kva_alloc(1);
1473 #endif
1474         }
1475
1476         /*
1477          * allocate the page directory page(s)
1478          */
1479         for (i = 0; i < npgptd;) {
1480                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1481                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1482                 if (m == NULL)
1483                         VM_WAIT;
1484                 else {
1485                         ptdpg[i++] = m;
1486                 }
1487         }
1488
1489         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1490
1491         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1492                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1493                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1494
1495         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1496         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1497         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1498         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1499         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1500
1501 #ifdef PAE
1502         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, &ptdpg[NPGPTD], 1);
1503         if ((ptdpg[NPGPTD]->flags & PG_ZERO) == 0)
1504                 bzero(pmap->pm_pdpt, PAGE_SIZE);
1505         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1506                 vm_paddr_t ma;
1507
1508                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1509                 pmap->pm_pdpt[i] = ma | PG_V;
1510
1511         }
1512 #endif
1513         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1514                 pt_entry_t *pd;
1515                 vm_paddr_t ma;
1516
1517                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1518                 pd = pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG);
1519                 PT_SET_MA(pd, *vtopte((vm_offset_t)pd) & ~(PG_M|PG_A|PG_U|PG_RW));
1520 #if 0
1521                 xen_pgd_pin(ma);
1522 #endif
1523         }
1524
1525 #ifdef PAE
1526         PT_SET_MA(pmap->pm_pdpt, *vtopte((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) & ~PG_RW);
1527 #endif
1528         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1529         xen_flush_queue();
1530         xen_pgdpt_pin(VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[NPGPTD]));
1531         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1532                 vm_paddr_t ma = VM_PAGE_TO_MACH(ptdpg[i]);
1533                 PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i], ma | PG_V | PG_A, FALSE);
1534         }
1535         xen_flush_queue();
1536         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1537         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1538         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1539         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1540
1541 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1542         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1543 #endif
1544         return (1);
1545 }
1546
1547 /*
1548  * this routine is called if the page table page is not
1549  * mapped correctly.
1550  */
1551 static vm_page_t
1552 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1553 {
1554         vm_paddr_t ptema;
1555         vm_page_t m;
1556
1557         /*
1558          * Allocate a page table page.
1559          */
1560         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1561             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1562                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1563                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1564                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1565                         VM_WAIT;
1566                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1567                         PMAP_LOCK(pmap);
1568                 }
1569
1570                 /*
1571                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1572                  * page may have been allocated.
1573                  */
1574                 return (NULL);
1575         }
1576         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1577                 pmap_zero_page(m);
1578
1579         /*
1580          * Map the pagetable page into the process address space, if
1581          * it isn't already there.
1582          */
1583
1584         pmap->pm_stats.resident_count++;
1585
1586         ptema = VM_PAGE_TO_MACH(m);
1587         xen_pt_pin(ptema);
1588         PT_SET_VA_MA(&pmap->pm_pdir[ptepindex],
1589                 (ptema | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M), TRUE);
1590
1591         KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex],
1592             ("_pmap_allocpte: ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1593         return (m);
1594 }
1595
1596 static vm_page_t
1597 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1598 {
1599         u_int ptepindex;
1600         pd_entry_t ptema;
1601         vm_page_t m;
1602
1603         /*
1604          * Calculate pagetable page index
1605          */
1606         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1607 retry:
1608         /*
1609          * Get the page directory entry
1610          */
1611         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1612
1613         /*
1614          * This supports switching from a 4MB page to a
1615          * normal 4K page.
1616          */
1617         if (ptema & PG_PS) {
1618                 /*
1619                  * XXX
1620                  */
1621                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1622                 ptema = 0;
1623                 pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1624                 pmap_invalidate_all(kernel_pmap);
1625         }
1626
1627         /*
1628          * If the page table page is mapped, we just increment the
1629          * hold count, and activate it.
1630          */
1631         if (ptema & PG_V) {
1632                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
1633                 m->wire_count++;
1634         } else {
1635                 /*
1636                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1637                  * been deallocated.
1638                  */
1639                 CTR3(KTR_PMAP, "pmap_allocpte: pmap=%p va=0x%08x flags=0x%x",
1640                     pmap, va, flags);
1641                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1642                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1643                         goto retry;
1644
1645                 KASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex], ("ptepindex=%d did not get mapped", ptepindex));
1646         }
1647         return (m);
1648 }
1649
1650
1651 /***************************************************
1652 * Pmap allocation/deallocation routines.
1653  ***************************************************/
1654
1655 #ifdef SMP
1656 /*
1657  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1658  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1659  */
1660 static cpuset_t *lazymask;
1661 static u_int lazyptd;
1662 static volatile u_int lazywait;
1663
1664 void pmap_lazyfix_action(void);
1665
1666 void
1667 pmap_lazyfix_action(void)
1668 {
1669
1670 #ifdef COUNT_IPIS
1671         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1672 #endif
1673         if (rcr3() == lazyptd)
1674                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1675         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1676         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1677 }
1678
1679 static void
1680 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1681 {
1682
1683         if (rcr3() == lazyptd)
1684                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1685         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1686 }
1687
1688
1689 static void
1690 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1691 {
1692         cpuset_t mymask, mask;
1693         u_int cpuid, spins;
1694         int lsb;
1695
1696         mask = pmap->pm_active;
1697         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1698                 spins = 50000000;
1699
1700                 /* Find least significant set bit. */
1701                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1702                 MPASS(lsb != 0);
1703                 lsb--;
1704                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1705                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1706 #ifdef PAE
1707                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1708 #else
1709                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1710 #endif
1711                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1712
1713                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1714                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1715                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1716                         lazymask = &pmap->pm_active;
1717                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1718                 } else {
1719                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1720                             (u_int)&pmap->pm_active);
1721                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1722                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1723                         while (lazywait == 0) {
1724                                 ia32_pause();
1725                                 if (--spins == 0)
1726                                         break;
1727                         }
1728                 }
1729                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1730                 if (spins == 0)
1731                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1732                 mask = pmap->pm_active;
1733         }
1734 }
1735
1736 #else   /* SMP */
1737
1738 /*
1739  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1740  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1741  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1742  * means that another userland process has run.
1743  */
1744 static void
1745 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1746 {
1747         u_int cr3;
1748
1749         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1750         if (cr3 == rcr3()) {
1751                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1752                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
1753         }
1754 }
1755 #endif  /* SMP */
1756
1757 /*
1758  * Release any resources held by the given physical map.
1759  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1760  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1761  */
1762 void
1763 pmap_release(pmap_t pmap)
1764 {
1765         vm_page_t m, ptdpg[2*NPGPTD+1];
1766         vm_paddr_t ma;
1767         int i;
1768 #ifdef PAE
1769         int npgptd = NPGPTD + 1;
1770 #else
1771         int npgptd = NPGPTD;
1772 #endif
1773
1774         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1775             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1776             pmap->pm_stats.resident_count));
1777         PT_UPDATES_FLUSH();
1778
1779 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1780         mtx_lock(&createdelete_lock);
1781 #endif
1782
1783         pmap_lazyfix(pmap);
1784         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1785         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1786         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1787
1788         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1789                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdir + (i*NPDEPG)) & PG_FRAME);
1790         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1791 #ifdef PAE
1792         ptdpg[NPGPTD] = PHYS_TO_VM_PAGE(vtophys(pmap->pm_pdpt));
1793 #endif
1794
1795         for (i = 0; i < npgptd; i++) {
1796                 m = ptdpg[i];
1797                 ma = VM_PAGE_TO_MACH(m);
1798                 /* unpinning L1 and L2 treated the same */
1799 #if 0
1800                 xen_pgd_unpin(ma);
1801 #else
1802                 if (i == NPGPTD)
1803                         xen_pgd_unpin(ma);
1804 #endif
1805 #ifdef PAE
1806                 if (i < NPGPTD)
1807                         KASSERT(VM_PAGE_TO_MACH(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1808                             ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1809 #endif
1810                 m->wire_count--;
1811                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1812                 vm_page_free(m);
1813         }
1814 #ifdef PAE
1815         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt, 1);
1816 #endif
1817
1818 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
1819         mtx_unlock(&createdelete_lock);
1820 #endif
1821 }
1822 \f
1823 static int
1824 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1825 {
1826         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1827
1828         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
1829 }
1830 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1831     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1832
1833 static int
1834 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1835 {
1836         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1837
1838         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
1839 }
1840 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1841     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1842
1843 /*
1844  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1845  */
1846 void
1847 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1848 {
1849         struct pmap *pmap;
1850         vm_paddr_t ptppaddr;
1851         vm_page_t nkpg;
1852         pd_entry_t newpdir;
1853
1854         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1855         if (kernel_vm_end == 0) {
1856                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1857                 nkpt = 0;
1858                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1859                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1860                         nkpt++;
1861                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1862                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1863                                 break;
1864                         }
1865                 }
1866         }
1867         addr = roundup2(addr, NBPDR);
1868         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1869                 addr = kernel_map->max_offset;
1870         while (kernel_vm_end < addr) {
1871                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1872                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1873                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1874                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1875                                 break;
1876                         }
1877                         continue;
1878                 }
1879
1880                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1881                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1882                     VM_ALLOC_ZERO);
1883                 if (nkpg == NULL)
1884                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1885
1886                 nkpt++;
1887
1888                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1889                         pmap_zero_page(nkpg);
1890                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1891                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1892                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
1893                 PD_SET_VA(kernel_pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1894                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1895                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list)
1896                         PD_SET_VA(pmap, (kernel_vm_end >> PDRSHIFT), newpdir, TRUE);
1897
1898                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1899                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1900
1901                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
1902                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1903                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1904                         break;
1905                 }
1906         }
1907 }
1908
1909
1910 /***************************************************
1911  * page management routines.
1912  ***************************************************/
1913
1914 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1915 CTASSERT(_NPCM == 11);
1916 CTASSERT(_NPCPV == 336);
1917
1918 static __inline struct pv_chunk *
1919 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1920 {
1921
1922         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
1923 }
1924
1925 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1926
1927 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1928 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1929
1930 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
1931         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1932         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1933         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1934         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1935 };
1936
1937 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1938         "Current number of pv entries");
1939
1940 #ifdef PV_STATS
1941 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1942
1943 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1944         "Current number of pv entry chunks");
1945 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1946         "Current number of pv entry chunks allocated");
1947 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1948         "Current number of pv entry chunks frees");
1949 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1950         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1951
1952 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1953 static int pv_entry_spare;
1954
1955 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1956         "Current number of pv entry frees");
1957 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1958         "Current number of pv entry allocs");
1959 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1960         "Current number of spare pv entries");
1961 #endif
1962
1963 /*
1964  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1965  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1966  * another pv entry chunk.
1967  */
1968 static vm_page_t
1969 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
1970 {
1971         struct pch newtail;
1972         struct pv_chunk *pc;
1973         pmap_t pmap;
1974         pt_entry_t *pte, tpte;
1975         pv_entry_t pv;
1976         vm_offset_t va;
1977         vm_page_t free, m, m_pc;
1978         uint32_t inuse;
1979         int bit, field, freed;
1980
1981         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
1982         pmap = NULL;
1983         free = m_pc = NULL;
1984         TAILQ_INIT(&newtail);
1985         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
1986             free == NULL)) {
1987                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
1988                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
1989                         if (pmap != NULL) {
1990                                 pmap_invalidate_all(pmap);
1991                                 if (pmap != locked_pmap)
1992                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1993                         }
1994                         pmap = pc->pc_pmap;
1995                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1996                         if (pmap > locked_pmap)
1997                                 PMAP_LOCK(pmap);
1998                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
1999                                 pmap = NULL;
2000                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2001                                 continue;
2002                         }
2003                 }
2004
2005                 /*
2006                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2007                  */
2008                 freed = 0;
2009                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2010                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2011                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2012                                 bit = bsfl(inuse);
2013                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2014                                 va = pv->pv_va;
2015                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2016                                 tpte = *pte;
2017                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2018                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2019                                 pmap_pte_release(pte);
2020                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2021                                         continue;
2022                                 KASSERT(tpte != 0,
2023                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2024                                     pmap, va));
2025                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2026                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2027                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2028                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2029                                         vm_page_dirty(m);
2030                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2031                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2032                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2033                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2034                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2035                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2036                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2037                                 freed++;
2038                         }
2039                 }
2040                 if (freed == 0) {
2041                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2042                         continue;
2043                 }
2044                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2045                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2046                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2047                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2048                 pv_entry_count -= freed;
2049                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2050                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2051                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2052                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2053                                     pc_list);
2054                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2055
2056                                 /*
2057                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2058                                  * sufficient.
2059                                  */
2060                                 if (pmap == locked_pmap)
2061                                         goto out;
2062                                 break;
2063                         }
2064                 if (field == _NPCM) {
2065                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2066                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2067                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2068                         /* Entire chunk is free; return it. */
2069                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2070                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2071                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2072                         break;
2073                 }
2074         }
2075 out:
2076         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2077         if (pmap != NULL) {
2078                 pmap_invalidate_all(pmap);
2079                 if (pmap != locked_pmap)
2080                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2081         }
2082         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && free != NULL) {
2083                 m_pc = free;
2084                 free = (void *)m_pc->object;
2085                 /* Recycle a freed page table page. */
2086                 m_pc->wire_count = 1;
2087                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2088         }
2089         pmap_free_zero_pages(free);
2090         return (m_pc);
2091 }
2092
2093 /*
2094  * free the pv_entry back to the free list
2095  */
2096 static void
2097 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2098 {
2099         struct pv_chunk *pc;
2100         int idx, field, bit;
2101
2102         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2103         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2104         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2105         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2106         pv_entry_count--;
2107         pc = pv_to_chunk(pv);
2108         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2109         field = idx / 32;
2110         bit = idx % 32;
2111         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2112         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2113                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2114                         /*
2115                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2116                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2117                          */
2118                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2119                             pc)) {
2120                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2121                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2122                                     pc_list);
2123                         }
2124                         return;
2125                 }
2126         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2127         free_pv_chunk(pc);
2128 }
2129
2130 static void
2131 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2132 {
2133         vm_page_t m;
2134
2135         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2136         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2137         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2138         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2139         /* entire chunk is free, return it */
2140         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2141         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2142         vm_page_unwire(m, 0);
2143         vm_page_free(m);
2144         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2145 }
2146
2147 /*
2148  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2149  * when needed.
2150  */
2151 static pv_entry_t
2152 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2153 {
2154         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2155         static struct timeval lastprint;
2156         int bit, field;
2157         pv_entry_t pv;
2158         struct pv_chunk *pc;
2159         vm_page_t m;
2160
2161         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2162         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2163         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2164         pv_entry_count++;
2165         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2166                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2167                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2168                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2169                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2170 retry:
2171         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2172         if (pc != NULL) {
2173                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2174                         if (pc->pc_map[field]) {
2175                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2176                                 break;
2177                         }
2178                 }
2179                 if (field < _NPCM) {
2180                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2181                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2182                         /* If this was the last item, move it to tail */
2183                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2184                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2185                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2186                                         return (pv);    /* not full, return */
2187                                 }
2188                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2189                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2190                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2191                         return (pv);
2192                 }
2193         }
2194         /*
2195          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2196          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2197          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2198          */
2199         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2200             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2201                 if (try) {
2202                         pv_entry_count--;
2203                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2204                         return (NULL);
2205                 }
2206                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2207                 if (m == NULL)
2208                         goto retry;
2209         }
2210         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2211         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2212         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2213         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2214         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
2215                 pagezero(pc);
2216         pc->pc_pmap = pmap;
2217         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2218         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2219                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2220         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2221         pv = &pc->pc_pventry[0];
2222         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2223         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2224         return (pv);
2225 }
2226
2227 static __inline pv_entry_t
2228 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2229 {
2230         pv_entry_t pv;
2231
2232         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2233         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2234                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2235                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2236                         break;
2237                 }
2238         }
2239         return (pv);
2240 }
2241
2242 static void
2243 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2244 {
2245         pv_entry_t pv;
2246
2247         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2248         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2249         free_pv_entry(pmap, pv);
2250 }
2251
2252 static void
2253 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2254 {
2255
2256         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2257         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2258         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2259                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2260 }
2261
2262 /*
2263  * Conditionally create a pv entry.
2264  */
2265 static boolean_t
2266 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2267 {
2268         pv_entry_t pv;
2269
2270         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2271         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2272         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water &&
2273             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2274                 pv->pv_va = va;
2275                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2276                 return (TRUE);
2277         } else
2278                 return (FALSE);
2279 }
2280
2281 /*
2282  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2283  */
2284 static int
2285 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2286 {
2287         pt_entry_t oldpte;
2288         vm_page_t m;
2289
2290         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove_pte: pmap=%p *ptq=0x%x va=0x%x",
2291             pmap, (u_long)*ptq, va);
2292
2293         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2294         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2295         oldpte = *ptq;
2296         PT_SET_VA_MA(ptq, 0, TRUE);
2297         KASSERT(oldpte != 0,
2298             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2299         if (oldpte & PG_W)
2300                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2301         /*
2302          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2303          * PG_G.
2304          */
2305         if (oldpte & PG_G)
2306                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2307         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2308         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2309                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(oldpte) & PG_FRAME);
2310                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2311                         vm_page_dirty(m);
2312                 if (oldpte & PG_A)
2313                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2314                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2315         }
2316         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2317 }
2318
2319 /*
2320  * Remove a single page from a process address space
2321  */
2322 static void
2323 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2324 {
2325         pt_entry_t *pte;
2326
2327         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_remove_page: pmap=%p va=0x%x",
2328             pmap, va);
2329
2330         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2331         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2332         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2333         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || (*pte & PG_V) == 0)
2334                 return;
2335         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2336         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2337         if (*PMAP1)
2338                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2339
2340 }
2341
2342 /*
2343  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2344  *
2345  *      It is assumed that the start and end are properly
2346  *      rounded to the page size.
2347  */
2348 void
2349 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2350 {
2351         vm_offset_t pdnxt;
2352         pd_entry_t ptpaddr;
2353         pt_entry_t *pte;
2354         vm_page_t free = NULL;
2355         int anyvalid;
2356
2357         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_remove: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x",
2358             pmap, sva, eva);
2359
2360         /*
2361          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2362          */
2363         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2364                 return;
2365
2366         anyvalid = 0;
2367
2368         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2369         sched_pin();
2370         PMAP_LOCK(pmap);
2371
2372         /*
2373          * special handling of removing one page.  a very
2374          * common operation and easy to short circuit some
2375          * code.
2376          */
2377         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) &&
2378             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2379                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2380                 goto out;
2381         }
2382
2383         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2384                 u_int pdirindex;
2385
2386                 /*
2387                  * Calculate index for next page table.
2388                  */
2389                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2390                 if (pdnxt < sva)
2391                         pdnxt = eva;
2392                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2393                         break;
2394
2395                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2396                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2397
2398                 /*
2399                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2400                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2401                  */
2402                 if (ptpaddr == 0)
2403                         continue;
2404
2405                 /*
2406                  * Check for large page.
2407                  */
2408                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2409                         PD_CLEAR_VA(pmap, pdirindex, TRUE);
2410                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2411                         anyvalid = 1;
2412                         continue;
2413                 }
2414
2415                 /*
2416                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2417                  * by the current page table page, or to the end of the
2418                  * range being removed.
2419                  */
2420                 if (pdnxt > eva)
2421                         pdnxt = eva;
2422
2423                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2424                     sva += PAGE_SIZE) {
2425                         if ((*pte & PG_V) == 0)
2426                                 continue;
2427
2428                         /*
2429                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2430                          * by pmap_remove_pte().
2431                          */
2432                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2433                                 anyvalid = 1;
2434                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2435                                 break;
2436                 }
2437         }
2438         PT_UPDATES_FLUSH();
2439         if (*PMAP1)
2440                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2441 out:
2442         if (anyvalid)
2443                 pmap_invalidate_all(pmap);
2444         sched_unpin();
2445         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2446         PMAP_UNLOCK(pmap);
2447         pmap_free_zero_pages(free);
2448 }
2449
2450 /*
2451  *      Routine:        pmap_remove_all
2452  *      Function:
2453  *              Removes this physical page from
2454  *              all physical maps in which it resides.
2455  *              Reflects back modify bits to the pager.
2456  *
2457  *      Notes:
2458  *              Original versions of this routine were very
2459  *              inefficient because they iteratively called
2460  *              pmap_remove (slow...)
2461  */
2462
2463 void
2464 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2465 {
2466         pv_entry_t pv;
2467         pmap_t pmap;
2468         pt_entry_t *pte, tpte;
2469         vm_page_t free;
2470
2471         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2472             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2473         free = NULL;
2474         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2475         sched_pin();
2476         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2477                 pmap = PV_PMAP(pv);
2478                 PMAP_LOCK(pmap);
2479                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2480                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2481                 tpte = *pte;
2482                 PT_SET_VA_MA(pte, 0, TRUE);
2483                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
2484                     pmap, pv->pv_va));
2485                 if (tpte & PG_W)
2486                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2487                 if (tpte & PG_A)
2488                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2489
2490                 /*
2491                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2492                  */
2493                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2494                         vm_page_dirty(m);
2495                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2496                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2497                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2498                 free_pv_entry(pmap, pv);
2499                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2500         }
2501         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2502         PT_UPDATES_FLUSH();
2503         if (*PMAP1)
2504                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
2505         sched_unpin();
2506         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2507         pmap_free_zero_pages(free);
2508 }
2509
2510 /*
2511  *      Set the physical protection on the
2512  *      specified range of this map as requested.
2513  */
2514 void
2515 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2516 {
2517         vm_offset_t pdnxt;
2518         pd_entry_t ptpaddr;
2519         pt_entry_t *pte;
2520         int anychanged;
2521
2522         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_protect: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x prot=0x%x",
2523             pmap, sva, eva, prot);
2524
2525         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2526                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2527                 return;
2528         }
2529
2530 #ifdef PAE
2531         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2532             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2533                 return;
2534 #else
2535         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2536                 return;
2537 #endif
2538
2539         anychanged = 0;
2540
2541         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2542         sched_pin();
2543         PMAP_LOCK(pmap);
2544         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2545                 pt_entry_t obits, pbits;
2546                 u_int pdirindex;
2547
2548                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2549                 if (pdnxt < sva)
2550                         pdnxt = eva;
2551
2552                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2553                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2554
2555                 /*
2556                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2557                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2558                  */
2559                 if (ptpaddr == 0)
2560                         continue;
2561
2562                 /*
2563                  * Check for large page.
2564                  */
2565                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2566                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2567                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2568 #ifdef PAE
2569                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2570                                 pmap->pm_pdir[pdirindex] |= pg_nx;
2571 #endif
2572                         anychanged = 1;
2573                         continue;
2574                 }
2575
2576                 if (pdnxt > eva)
2577                         pdnxt = eva;
2578
2579                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2580                     sva += PAGE_SIZE) {
2581                         vm_page_t m;
2582
2583 retry:
2584                         /*
2585                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2586                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2587                          * significant 32 bits.
2588                          */
2589                         obits = pbits = *pte;
2590                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2591                                 continue;
2592
2593                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2594                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
2595                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
2596                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(pbits) &
2597                                             PG_FRAME);
2598                                         vm_page_dirty(m);
2599                                 }
2600                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2601                         }
2602 #ifdef PAE
2603                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2604                                 pbits |= pg_nx;
2605 #endif
2606
2607                         if (pbits != obits) {
2608                                 obits = *pte;
2609                                 PT_SET_VA_MA(pte, pbits, TRUE);
2610                                 if (*pte != pbits)
2611                                         goto retry;
2612                                 if (obits & PG_G)
2613                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2614                                 else
2615                                         anychanged = 1;
2616                         }
2617                 }
2618         }
2619         PT_UPDATES_FLUSH();
2620         if (*PMAP1)
2621                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2622         if (anychanged)
2623                 pmap_invalidate_all(pmap);
2624         sched_unpin();
2625         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2626         PMAP_UNLOCK(pmap);
2627 }
2628
2629 /*
2630  *      Insert the given physical page (p) at
2631  *      the specified virtual address (v) in the
2632  *      target physical map with the protection requested.
2633  *
2634  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2635  *      that the related pte can not be reclaimed.
2636  *
2637  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2638  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2639  *      insert this page into the given map NOW.
2640  */
2641 int
2642 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2643     u_int flags, int8_t psind __unused)
2644 {
2645         pd_entry_t *pde;
2646         pt_entry_t *pte;
2647         pt_entry_t newpte, origpte;
2648         pv_entry_t pv;
2649         vm_paddr_t opa, pa;
2650         vm_page_t mpte, om;
2651         boolean_t invlva, wired;
2652
2653         CTR5(KTR_PMAP,
2654             "pmap_enter: pmap=%08p va=0x%08x ma=0x%08x prot=0x%x flags=0x%x",
2655             pmap, va, VM_PAGE_TO_MACH(m), prot, flags);
2656         va = trunc_page(va);
2657         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
2658         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
2659             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
2660             va));
2661         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
2662                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
2663
2664         mpte = NULL;
2665         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
2666
2667         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2668         PMAP_LOCK(pmap);
2669         sched_pin();
2670
2671         /*
2672          * In the case that a page table page is not
2673          * resident, we are creating it here.
2674          */
2675         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2676                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
2677                 if (mpte == NULL) {
2678                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
2679                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
2680                         sched_unpin();
2681                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2682                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2683                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
2684                 }
2685         }
2686
2687         pde = pmap_pde(pmap, va);
2688         if ((*pde & PG_PS) != 0)
2689                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2690         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2691
2692         /*
2693          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2694          */
2695         if (pte == NULL) {
2696                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
2697                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT], va);
2698         }
2699
2700         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2701         om = NULL;
2702         opa = origpte = 0;
2703
2704 #if 0
2705         KASSERT((*pte & PG_V) || (*pte == 0), ("address set but not valid pte=%p *pte=0x%016jx",
2706                 pte, *pte));
2707 #endif
2708         origpte = *pte;
2709         if (origpte)
2710                 origpte = xpmap_mtop(origpte);
2711         opa = origpte & PG_FRAME;
2712
2713         /*
2714          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2715          */
2716         if (origpte && (opa == pa)) {
2717                 /*
2718                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2719                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2720                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2721                  * the PT page will be also.
2722                  */
2723                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2724                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2725                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2726                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2727
2728                 /*
2729                  * Remove extra pte reference
2730                  */
2731                 if (mpte)
2732                         mpte->wire_count--;
2733
2734                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2735                         om = m;
2736                         pa |= PG_MANAGED;
2737                 }
2738                 goto validate;
2739         }
2740
2741         pv = NULL;
2742
2743         /*
2744          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2745          * handle validating new mapping.
2746          */
2747         if (opa) {
2748                 if (origpte & PG_W)
2749                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2750                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2751                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2752                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
2753                 } else if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2754                         printf("va=0x%x is unmanaged :-( \n", va);
2755
2756                 if (mpte != NULL) {
2757                         mpte->wire_count--;
2758                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
2759                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
2760                              " va: 0x%x", va));
2761                 }
2762         } else
2763                 pmap->pm_stats.resident_count++;
2764
2765         /*
2766          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
2767          */
2768         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
2769                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
2770                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
2771                 if (pv == NULL)
2772                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2773                 pv->pv_va = va;
2774                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2775                 pa |= PG_MANAGED;
2776         } else if (pv != NULL)
2777                 free_pv_entry(pmap, pv);
2778
2779         /*
2780          * Increment counters
2781          */
2782         if (wired)
2783                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2784
2785 validate:
2786         /*
2787          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2788          */
2789         newpte = (pt_entry_t)(pa | PG_V);
2790         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
2791                 newpte |= PG_RW;
2792                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
2793                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
2794         }
2795 #ifdef PAE
2796         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2797                 newpte |= pg_nx;
2798 #endif
2799         if (wired)
2800                 newpte |= PG_W;
2801         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2802                 newpte |= PG_U;
2803         if (pmap == kernel_pmap)
2804                 newpte |= pgeflag;
2805
2806         critical_enter();
2807         /*
2808          * if the mapping or permission bits are different, we need
2809          * to update the pte.
2810          */
2811         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2812                 if (origpte) {
2813                         invlva = FALSE;
2814                         origpte = *pte;
2815                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2816                         if (origpte & PG_A) {
2817                                 if (origpte & PG_MANAGED)
2818                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
2819                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
2820                                         invlva = TRUE;
2821 #ifdef PAE
2822                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
2823                                     (newpte & PG_NX) != 0)
2824                                         invlva = TRUE;
2825 #endif
2826                         }
2827                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2828                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
2829                                         vm_page_dirty(om);
2830                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2831                                         invlva = TRUE;
2832                         }
2833                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
2834                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list))
2835                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
2836                         if (invlva)
2837                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
2838                 } else{
2839                         PT_SET_VA(pte, newpte | PG_A, FALSE);
2840                 }
2841
2842         }
2843         PT_UPDATES_FLUSH();
2844         critical_exit();
2845         if (*PMAP1)
2846                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
2847         sched_unpin();
2848         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2849         PMAP_UNLOCK(pmap);
2850         return (KERN_SUCCESS);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
2855  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
2856  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
2857  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
2858  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
2859  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
2860  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
2861  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
2862  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
2863  * corresponding offset from m_start are mapped.
2864  */
2865 void
2866 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
2867     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
2868 {
2869         vm_page_t m, mpte;
2870         vm_pindex_t diff, psize;
2871         multicall_entry_t mcl[16];
2872         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2873         int error, count = 0;
2874
2875         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
2876
2877         psize = atop(end - start);
2878         mpte = NULL;
2879         m = m_start;
2880         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2881         PMAP_LOCK(pmap);
2882         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
2883                 mpte = pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, start + ptoa(diff), m,
2884                     prot, mpte);
2885                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
2886                 if (count == 16) {
2887                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2888                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2889                         mclp = mcl;
2890                         count = 0;
2891                 }
2892         }
2893         if (count) {
2894                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, count);
2895                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2896         }
2897         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2898         PMAP_UNLOCK(pmap);
2899 }
2900
2901 /*
2902  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2903  * 1. Current pmap & pmap exists.
2904  * 2. Not wired.
2905  * 3. Read access.
2906  * 4. No page table pages.
2907  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2908  */
2909
2910 void
2911 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2912 {
2913         multicall_entry_t mcl, *mclp;
2914         int count = 0;
2915         mclp = &mcl;
2916
2917         CTR4(KTR_PMAP, "pmap_enter_quick: pmap=%p va=0x%x m=%p prot=0x%x",
2918             pmap, va, m, prot);
2919
2920         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2921         PMAP_LOCK(pmap);
2922         (void)pmap_enter_quick_locked(&mclp, &count, pmap, va, m, prot, NULL);
2923         if (count)
2924                 HYPERVISOR_multicall(&mcl, count);
2925         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2926         PMAP_UNLOCK(pmap);
2927 }
2928
2929 #ifdef notyet
2930 void
2931 pmap_enter_quick_range(pmap_t pmap, vm_offset_t *addrs, vm_page_t *pages, vm_prot_t *prots, int count)
2932 {
2933         int i, error, index = 0;
2934         multicall_entry_t mcl[16];
2935         multicall_entry_t *mclp = mcl;
2936
2937         PMAP_LOCK(pmap);
2938         for (i = 0; i < count; i++, addrs++, pages++, prots++) {
2939                 if (!pmap_is_prefaultable_locked(pmap, *addrs))
2940                         continue;
2941
2942                 (void) pmap_enter_quick_locked(&mclp, &index, pmap, *addrs, *pages, *prots, NULL);
2943                 if (index == 16) {
2944                         error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2945                         mclp = mcl;
2946                         index = 0;
2947                         KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2948                 }
2949         }
2950         if (index) {
2951                 error = HYPERVISOR_multicall(mcl, index);
2952                 KASSERT(error == 0, ("bad multicall %d", error));
2953         }
2954
2955         PMAP_UNLOCK(pmap);
2956 }
2957 #endif
2958
2959 static vm_page_t
2960 pmap_enter_quick_locked(multicall_entry_t **mclpp, int *count, pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
2961     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
2962 {
2963         pt_entry_t *pte;
2964         vm_paddr_t pa;
2965         vm_page_t free;
2966         multicall_entry_t *mcl = *mclpp;
2967
2968         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
2969             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
2970             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
2971         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2972         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2973
2974         /*
2975          * In the case that a page table page is not
2976          * resident, we are creating it here.
2977          */
2978         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
2979                 u_int ptepindex;
2980                 pd_entry_t ptema;
2981
2982                 /*
2983                  * Calculate pagetable page index
2984                  */
2985                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2986                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2987                         mpte->wire_count++;
2988                 } else {
2989                         /*
2990                          * Get the page directory entry
2991                          */
2992                         ptema = pmap->pm_pdir[ptepindex];
2993
2994                         /*
2995                          * If the page table page is mapped, we just increment
2996                          * the hold count, and activate it.
2997                          */
2998                         if (ptema & PG_V) {
2999                                 if (ptema & PG_PS)
3000                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
3001                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptema) & PG_FRAME);
3002                                 mpte->wire_count++;
3003                         } else {
3004                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3005                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3006                                 if (mpte == NULL)
3007                                         return (mpte);
3008                         }
3009                 }
3010         } else {
3011                 mpte = NULL;
3012         }
3013
3014         /*
3015          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3016          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3017          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3018          * But that isn't as quick as vtopte.
3019          */
3020         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("entering pages in non-current pmap"));
3021         pte = vtopte(va);
3022         if (*pte & PG_V) {
3023                 if (mpte != NULL) {
3024                         mpte->wire_count--;
3025                         mpte = NULL;
3026                 }
3027                 return (mpte);
3028         }
3029
3030         /*
3031          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3032          */
3033         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3034             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3035                 if (mpte != NULL) {
3036                         free = NULL;
3037                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3038                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3039                                 pmap_free_zero_pages(free);
3040                         }
3041
3042                         mpte = NULL;
3043                 }
3044                 return (mpte);
3045         }
3046
3047         /*
3048          * Increment counters
3049          */
3050         pmap->pm_stats.resident_count++;
3051
3052         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3053 #ifdef PAE
3054         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3055                 pa |= pg_nx;
3056 #endif
3057
3058 #if 0
3059         /*
3060          * Now validate mapping with RO protection
3061          */
3062         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3063                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3064         else
3065                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3066 #else
3067         /*
3068          * Now validate mapping with RO protection
3069          */
3070         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3071                 pa =    xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U);
3072         else
3073                 pa = xpmap_ptom(pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3074
3075         mcl->op = __HYPERVISOR_update_va_mapping;
3076         mcl->args[0] = va;
3077         mcl->args[1] = (uint32_t)(pa & 0xffffffff);
3078         mcl->args[2] = (uint32_t)(pa >> 32);
3079         mcl->args[3] = 0;
3080         *mclpp = mcl + 1;
3081         *count = *count + 1;
3082 #endif
3083         return (mpte);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3088  * to be used for panic dumps.
3089  */
3090 void *
3091 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3092 {
3093         vm_offset_t va;
3094         vm_paddr_t ma = xpmap_ptom(pa);
3095
3096         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3097         PT_SET_MA(va, (ma & ~PAGE_MASK) | PG_V | pgeflag);
3098         invlpg(va);
3099         return ((void *)crashdumpmap);
3100 }
3101
3102 /*
3103  * This code maps large physical mmap regions into the
3104  * processor address space.  Note that some shortcuts
3105  * are taken, but the code works.
3106  */
3107 void
3108 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3109     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3110 {
3111         pd_entry_t *pde;
3112         vm_paddr_t pa, ptepa;
3113         vm_page_t p;
3114         int pat_mode;
3115
3116         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3117         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3118             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3119         if (pseflag &&
3120             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3121                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3122                         return;
3123                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3124                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3125                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3126                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3127
3128                 /*
3129                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3130                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3131                  */
3132                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3133                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3134                         return;
3135
3136                 /*
3137                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3138                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3139                  * memory attributes.
3140                  */
3141                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3142                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3143                     pa += PAGE_SIZE) {
3144                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3145                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3146                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3147                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3148                                 return;
3149                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3150                 }
3151
3152                 /*
3153                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3154                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3155                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3156                  */
3157                 PMAP_LOCK(pmap);
3158                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3159                     size; pa += NBPDR) {
3160                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3161                         if (*pde == 0) {
3162                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3163                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3164                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3165                                     PAGE_SIZE;
3166                                 pmap_pde_mappings++;
3167                         }
3168                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3169                         addr += NBPDR;
3170                 }
3171                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3172         }
3173 }
3174
3175 /*
3176  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3177  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3178  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3179  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3180  *
3181  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3182  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3183  */
3184 void
3185 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3186 {
3187         vm_offset_t pdnxt;
3188         pd_entry_t *pde;
3189         pt_entry_t *pte;
3190
3191         CTR3(KTR_PMAP, "pmap_unwire: pmap=%p sva=0x%x eva=0x%x", pmap, sva,
3192             eva);
3193         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3194         sched_pin();
3195         PMAP_LOCK(pmap);
3196         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3197                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3198                 if (pdnxt < sva)
3199                         pdnxt = eva;
3200                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3201                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3202                         continue;
3203                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
3204                         panic("pmap_unwire: unexpected PG_PS in pde %#jx",
3205                             (uintmax_t)*pde);
3206                 if (pdnxt > eva)
3207                         pdnxt = eva;
3208                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3209                     sva += PAGE_SIZE) {
3210                         if ((*pte & PG_V) == 0)
3211                                 continue;
3212                         if ((*pte & PG_W) == 0)
3213                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
3214                                     (uintmax_t)*pte);
3215                         PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_W, FALSE);
3216                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3217                 }
3218         }
3219         if (*PMAP1)
3220                 PT_CLEAR_VA(PMAP1, FALSE);
3221         PT_UPDATES_FLUSH();
3222         sched_unpin();
3223         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3224         PMAP_UNLOCK(pmap);
3225 }
3226
3227
3228 /*
3229  *      Copy the range specified by src_addr/len
3230  *      from the source map to the range dst_addr/len
3231  *      in the destination map.
3232  *
3233  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3234  */
3235
3236 void
3237 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3238     vm_offset_t src_addr)
3239 {
3240         vm_page_t   free;
3241         vm_offset_t addr;
3242         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3243         vm_offset_t pdnxt;
3244
3245         if (dst_addr != src_addr)
3246                 return;
3247
3248         if (!pmap_is_current(src_pmap)) {
3249                 CTR2(KTR_PMAP,
3250                     "pmap_copy, skipping: pdir[PTDPTDI]=0x%jx PTDpde[0]=0x%jx",
3251                     (src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME), (PTDpde[0] & PG_FRAME));
3252
3253                 return;
3254         }
3255         CTR5(KTR_PMAP, "pmap_copy:  dst_pmap=%p src_pmap=%p dst_addr=0x%x len=%d src_addr=0x%x",
3256             dst_pmap, src_pmap, dst_addr, len, src_addr);
3257
3258 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
3259         mtx_lock(&createdelete_lock);
3260 #endif
3261
3262         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3263         if (dst_pmap < src_pmap) {
3264                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3265                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3266         } else {
3267                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3268                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3269         }
3270         sched_pin();
3271         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3272                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3273                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3274                 pd_entry_t srcptepaddr;
3275                 u_int ptepindex;
3276
3277                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3278                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3279
3280                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3281                 if (pdnxt < addr)
3282                         pdnxt = end_addr;
3283                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3284
3285                 srcptepaddr = PT_GET(&src_pmap->pm_pdir[ptepindex]);
3286                 if (srcptepaddr == 0)
3287                         continue;
3288
3289                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3290                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3291                                 PD_SET_VA(dst_pmap, ptepindex, srcptepaddr & ~PG_W, TRUE);
3292                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3293                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3294                         }
3295                         continue;
3296                 }
3297
3298                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3299                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3300                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3301
3302                 if (pdnxt > end_addr)
3303                         pdnxt = end_addr;
3304
3305                 src_pte = vtopte(addr);
3306                 while (addr < pdnxt) {
3307                         pt_entry_t ptetemp;
3308                         ptetemp = *src_pte;
3309                         /*
3310                          * we only virtual copy managed pages
3311                          */
3312                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3313                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3314                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3315                                 if (dstmpte == NULL)
3316                                         goto out;
3317                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3318                                 if (*dst_pte == 0 &&
3319                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3320                                     PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(ptetemp) & PG_FRAME))) {
3321                                         /*
3322                                          * Clear the wired, modified, and
3323                                          * accessed (referenced) bits
3324                                          * during the copy.
3325                                          */
3326                                         KASSERT(ptetemp != 0, ("src_pte not set"));
3327                                         PT_SET_VA_MA(dst_pte, ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A), TRUE /* XXX debug */);
3328                                         KASSERT(*dst_pte == (ptetemp & ~(PG_W | PG_M | PG_A)),
3329                                             ("no pmap copy expected: 0x%jx saw: 0x%jx",
3330                                                 ptetemp &  ~(PG_W | PG_M | PG_A), *dst_pte));
3331                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3332                                 } else {
3333                                         free = NULL;
3334                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
3335                                             &free)) {
3336                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3337                                                     addr);
3338                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3339                                         }
3340                                         goto out;
3341                                 }
3342                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3343                                         break;
3344                         }
3345                         addr += PAGE_SIZE;
3346                         src_pte++;
3347                 }
3348         }
3349 out:
3350         PT_UPDATES_FLUSH();
3351         sched_unpin();
3352         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3353         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3354         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3355
3356 #ifdef HAMFISTED_LOCKING
3357         mtx_unlock(&createdelete_lock);
3358 #endif
3359 }
3360
3361 static __inline void
3362 pagezero(void *page)
3363 {
3364 #if defined(I686_CPU)
3365         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3366 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3367                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3368                         sse2_pagezero(page);
3369                 else
3370 #endif
3371                         i686_pagezero(page);
3372         } else
3373 #endif
3374                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3375 }
3376
3377 /*
3378  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
3379  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3380  */
3381 void
3382 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3383 {
3384         struct sysmaps *sysmaps;
3385
3386         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3387         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3388         if (*sysmaps->CMAP2)
3389                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3390         sched_pin();
3391         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3392         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3393         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3394         sched_unpin();
3395         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3396 }
3397
3398 /*
3399  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
3400  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3401  *
3402  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3403  */
3404 void
3405 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3406 {
3407         struct sysmaps *sysmaps;
3408
3409         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3410         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3411         if (*sysmaps->CMAP2)
3412                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3413         sched_pin();
3414         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3415
3416         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE)
3417                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3418         else
3419                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3420         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3421         sched_unpin();
3422         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3423 }
3424
3425 /*
3426  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping
3427  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3428  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3429  *      outside of Giant.
3430  */
3431 void
3432 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3433 {
3434
3435         if (*CMAP3)
3436                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
3437         sched_pin();
3438         PT_SET_MA(CADDR3, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M);
3439         pagezero(CADDR3);
3440         PT_SET_MA(CADDR3, 0);
3441         sched_unpin();
3442 }
3443
3444 /*
3445  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3446  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3447  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3448  *      time.
3449  */
3450 void
3451 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3452 {
3453         struct sysmaps *sysmaps;
3454
3455         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3456         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3457         if (*sysmaps->CMAP1)
3458                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3459         if (*sysmaps->CMAP2)
3460                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3461         sched_pin();
3462         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | VM_PAGE_TO_MACH(src) | PG_A);
3463         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_MACH(dst) | PG_A | PG_M);
3464         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3465         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3466         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3467         sched_unpin();
3468         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3469 }
3470
3471 int unmapped_buf_allowed = 1;
3472
3473 void
3474 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
3475     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
3476 {
3477         struct sysmaps *sysmaps;
3478         vm_page_t a_pg, b_pg;
3479         char *a_cp, *b_cp;
3480         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
3481         int cnt;
3482
3483         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3484         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3485         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
3486                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
3487         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
3488                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
3489         sched_pin();
3490         while (xfersize > 0) {
3491                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
3492                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
3493                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
3494                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
3495                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
3496                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
3497                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, PG_V | VM_PAGE_TO_MACH(a_pg) | PG_A);
3498                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW |
3499                     VM_PAGE_TO_MACH(b_pg) | PG_A | PG_M);
3500                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
3501                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
3502                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
3503                 a_offset += cnt;
3504                 b_offset += cnt;
3505                 xfersize -= cnt;
3506         }
3507         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR1, 0);
3508         PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
3509         sched_unpin();
3510         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3511 }
3512
3513 /*
3514  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3515  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3516  * be changed upwards or downwards in the future; it
3517  * is only necessary that true be returned for a small
3518  * subset of pmaps for proper page aging.
3519  */
3520 boolean_t
3521 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3522 {
3523         pv_entry_t pv;
3524         int loops = 0;
3525         boolean_t rv;
3526
3527         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3528             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
3529         rv = FALSE;
3530         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3531         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3532                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3533                         rv = TRUE;
3534                         break;
3535                 }
3536                 loops++;
3537                 if (loops >= 16)
3538                         break;
3539         }
3540         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3541         return (rv);
3542 }
3543
3544 /*
3545  *      pmap_page_wired_mappings:
3546  *
3547  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3548  *      that are wired.
3549  */
3550 int
3551 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3552 {
3553         pv_entry_t pv;
3554         pt_entry_t *pte;
3555         pmap_t pmap;
3556         int count;
3557
3558         count = 0;
3559         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3560                 return (count);
3561         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3562         sched_pin();
3563         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3564                 pmap = PV_PMAP(pv);
3565                 PMAP_LOCK(pmap);
3566                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3567                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3568                         count++;
3569                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3570         }
3571         sched_unpin();
3572         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3573         return (count);
3574 }
3575
3576 /*
3577  * Returns TRUE if the given page is mapped.  Otherwise, returns FALSE.
3578  */
3579 boolean_t
3580 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3581 {
3582
3583         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3584                 return (FALSE);
3585         return (!TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list));
3586 }
3587
3588 /*
3589  * Remove all pages from specified address space
3590  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3591  * is special cased for current process only, but
3592  * can have the more generic (and slightly slower)
3593  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3594  * in the case of running down an entire address space.
3595  */
3596 void
3597 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3598 {
3599         pt_entry_t *pte, tpte;
3600         vm_page_t m, free = NULL;
3601         pv_entry_t pv;
3602         struct pv_chunk *pc, *npc;
3603         int field, idx;
3604         int32_t bit;
3605         uint32_t inuse, bitmask;
3606         int allfree;
3607
3608         CTR1(KTR_PMAP, "pmap_remove_pages: pmap=%p", pmap);
3609
3610         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
3611                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3612                 return;
3613         }
3614         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3615         KASSERT(pmap_is_current(pmap), ("removing pages from non-current pmap"));
3616         PMAP_LOCK(pmap);
3617         sched_pin();
3618         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
3619                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
3620                     pc->pc_pmap));
3621                 allfree = 1;
3622                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
3623                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
3624                         while (inuse != 0) {
3625                                 bit = bsfl(inuse);
3626                                 bitmask = 1UL << bit;
3627                                 idx = field * 32 + bit;
3628                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
3629                                 inuse &= ~bitmask;
3630
3631                                 pte = vtopte(pv->pv_va);
3632                                 tpte = *pte ? xpmap_mtop(*pte) : 0;
3633
3634                                 if (tpte == 0) {
3635                                         printf(
3636                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
3637                                             pte, pv->pv_va);
3638                                         panic("bad pte");
3639                                 }
3640
3641 /*
3642  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
3643  */
3644                                 if (tpte & PG_W) {
3645                                         allfree = 0;
3646                                         continue;
3647                                 }
3648
3649                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3650                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
3651                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
3652                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
3653                                     (uintmax_t)tpte));
3654
3655                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3656                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
3657                                         (uintmax_t)tpte));
3658
3659
3660                                 PT_CLEAR_VA(pte, FALSE);
3661
3662                                 /*
3663                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
3664                                  */
3665                                 if (tpte & PG_M)
3666                                         vm_page_dirty(m);
3667
3668                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3669                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3670                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3671
3672                                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3673
3674                                 /* Mark free */
3675                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
3676                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
3677                                 pv_entry_count--;
3678                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
3679                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3680                         }
3681                 }
3682                 PT_UPDATES_FLUSH();
3683                 if (allfree) {
3684                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
3685                         free_pv_chunk(pc);
3686                 }
3687         }
3688         PT_UPDATES_FLUSH();
3689         if (*PMAP1)
3690                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3691
3692         sched_unpin();
3693         pmap_invalidate_all(pmap);
3694         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3695         PMAP_UNLOCK(pmap);
3696         pmap_free_zero_pages(free);
3697 }
3698
3699 /*
3700  *      pmap_is_modified:
3701  *
3702  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3703  *      in any physical maps.
3704  */
3705 boolean_t
3706 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3707 {
3708         pv_entry_t pv;
3709         pt_entry_t *pte;
3710         pmap_t pmap;
3711         boolean_t rv;
3712
3713         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3714             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
3715         rv = FALSE;
3716
3717         /*
3718          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3719          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
3720          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
3721          */
3722         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3723         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3724                 return (rv);
3725         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3726         sched_pin();
3727         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3728                 pmap = PV_PMAP(pv);
3729                 PMAP_LOCK(pmap);
3730                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3731                 rv = (*pte & PG_M) != 0;
3732                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3733                 if (rv)
3734                         break;
3735         }
3736         if (*PMAP1)
3737                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3738         sched_unpin();
3739         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3740         return (rv);
3741 }
3742
3743 /*
3744  *      pmap_is_prefaultable:
3745  *
3746  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
3747  *      for prefault.
3748  */
3749 static boolean_t
3750 pmap_is_prefaultable_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3751 {
3752         pt_entry_t *pte;
3753         boolean_t rv = FALSE;
3754
3755         return (rv);
3756
3757         if (pmap_is_current(pmap) && *pmap_pde(pmap, addr)) {
3758                 pte = vtopte(addr);
3759                 rv = (*pte == 0);
3760         }
3761         return (rv);
3762 }
3763
3764 boolean_t
3765 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3766 {
3767         boolean_t rv;
3768
3769         PMAP_LOCK(pmap);
3770         rv = pmap_is_prefaultable_locked(pmap, addr);
3771         PMAP_UNLOCK(pmap);
3772         return (rv);
3773 }
3774
3775 boolean_t
3776 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
3777 {
3778         pv_entry_t pv;
3779         pt_entry_t *pte;
3780         pmap_t pmap;
3781         boolean_t rv;
3782
3783         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3784             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
3785         rv = FALSE;
3786         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3787         sched_pin();
3788         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3789                 pmap = PV_PMAP(pv);
3790                 PMAP_LOCK(pmap);
3791                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3792                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
3793                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3794                 if (rv)
3795                         break;
3796         }
3797         if (*PMAP1)
3798                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3799         sched_unpin();
3800         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3801         return (rv);
3802 }
3803
3804 void
3805 pmap_map_readonly(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3806 {
3807         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3808         for (i = 0; i < npages; i++) {
3809                 pt_entry_t *pte;
3810                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3811                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3812                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte & ~(PG_RW|PG_M)));
3813                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3814                 PMAP_MARK_PRIV(xpmap_mtop(*pte));
3815                 pmap_pte_release(pte);
3816         }
3817 }
3818
3819 void
3820 pmap_map_readwrite(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int len)
3821 {
3822         int i, npages = round_page(len) >> PAGE_SHIFT;
3823         for (i = 0; i < npages; i++) {
3824                 pt_entry_t *pte;
3825                 pte = pmap_pte(pmap, (vm_offset_t)(va + i*PAGE_SIZE));
3826                 PMAP_MARK_UNPRIV(xpmap_mtop(*pte));
3827                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3828                 pte_store(pte, xpmap_mtop(*pte) | (PG_RW|PG_M));
3829                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3830                 pmap_pte_release(pte);
3831         }
3832 }
3833
3834 /*
3835  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
3836  */
3837 void
3838 pmap_remove_write(vm_page_t m)
3839 {
3840         pv_entry_t pv;
3841         pmap_t pmap;
3842         pt_entry_t oldpte, *pte;
3843
3844         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3845             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
3846
3847         /*
3848          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
3849          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
3850          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
3851          */
3852         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
3853         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
3854                 return;
3855         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3856         sched_pin();
3857         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
3858                 pmap = PV_PMAP(pv);
3859                 PMAP_LOCK(pmap);
3860                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3861 retry:
3862                 oldpte = *pte;
3863                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
3864                         vm_paddr_t newpte = oldpte & ~(PG_RW | PG_M);
3865
3866                         /*
3867                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
3868                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
3869                          * significant 32 bits.
3870                          */
3871                         PT_SET_VA_MA(pte, newpte, TRUE);
3872                         if (*pte != newpte)
3873                                 goto retry;
3874
3875                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
3876                                 vm_page_dirty(m);
3877                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3878                 }
3879                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3880         }
3881         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3882         PT_UPDATES_FLUSH();
3883         if (*PMAP1)
3884                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3885         sched_unpin();
3886         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3887 }
3888
3889 /*
3890  *      pmap_ts_referenced:
3891  *
3892  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3893  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3894  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3895  *      reference bits set.
3896  *
3897  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3898  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3899  *      optimal aging of shared pages.
3900  */
3901 int
3902 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3903 {
3904         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3905         pmap_t pmap;
3906         pt_entry_t *pte;
3907         int rtval = 0;
3908
3909         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3910             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
3911         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3912         sched_pin();
3913         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3914                 pvf = pv;
3915                 do {
3916                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_next);
3917                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3918                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3919                         pmap = PV_PMAP(pv);
3920                         PMAP_LOCK(pmap);
3921                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3922                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
3923                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, FALSE);
3924                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3925                                 rtval++;
3926                                 if (rtval > 4)
3927                                         pvn = NULL;
3928                         }
3929                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3930                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3931         }
3932         PT_UPDATES_FLUSH();
3933         if (*PMAP1)
3934                 PT_SET_MA(PADDR1, 0);
3935         sched_unpin();
3936         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3937         return (rtval);
3938 }
3939
3940 /*
3941  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
3942  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
3943  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
3944  */
3945 void
3946 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
3947 {
3948         pd_entry_t oldpde;
3949         pt_entry_t *pte;
3950         vm_offset_t pdnxt;
3951         vm_page_t m;
3952         boolean_t anychanged;
3953
3954         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
3955                 return;
3956         anychanged = FALSE;
3957         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3958         sched_pin();
3959         PMAP_LOCK(pmap);
3960         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3961                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3962                 if (pdnxt < sva)
3963                         pdnxt = eva;
3964                 oldpde = pmap->pm_pdir[sva >> PDRSHIFT];
3965                 if ((oldpde & (PG_PS | PG_V)) != PG_V)
3966                         continue;
3967                 if (pdnxt > eva)
3968                         pdnxt = eva;
3969                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3970                     sva += PAGE_SIZE) {
3971                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
3972                             PG_V))
3973                                 continue;
3974                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3975                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
3976                                         /*
3977                                          * Future calls to pmap_is_modified()
3978                                          * can be avoided by making the page
3979                                          * dirty now.
3980                                          */
3981                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(xpmap_mtop(*pte) &
3982                                             PG_FRAME);
3983                                         vm_page_dirty(m);
3984                                 }
3985                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~(PG_M | PG_A), TRUE);
3986                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
3987                                 PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_A, TRUE);
3988                         else
3989                                 continue;
3990                         if ((*pte & PG_G) != 0)
3991                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3992                         else
3993                                 anychanged = TRUE;
3994                 }
3995         }
3996         PT_UPDATES_FLUSH();
3997         if (*PMAP1)
3998                 PT_SET_VA_MA(PMAP1, 0, TRUE);
3999         if (anychanged)
4000                 pmap_invalidate_all(pmap);
4001         sched_unpin();
4002         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4003         PMAP_UNLOCK(pmap);
4004 }
4005
4006 /*
4007  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4008  */
4009 void
4010 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4011 {
4012         pv_entry_t pv;
4013         pmap_t pmap;
4014         pt_entry_t *pte;
4015
4016         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4017             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4018         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4019         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4020             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4021
4022         /*
4023          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4024          * If the object containing the page is locked and the page is not
4025          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4026          */
4027         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4028                 return;
4029         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4030         sched_pin();
4031         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4032                 pmap = PV_PMAP(pv);
4033                 PMAP_LOCK(pmap);
4034                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4035                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4036                         /*
4037                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4038                          * in size, PG_M is among the least significant
4039                          * 32 bits.
4040                          */
4041                         PT_SET_VA_MA(pte, *pte & ~PG_M, FALSE);
4042                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4043                 }
4044                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4045         }
4046         sched_unpin();
4047         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4048 }
4049
4050 /*
4051  * Miscellaneous support routines follow
4052  */
4053
4054 /*
4055  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4056  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4057  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4058  * NOT real memory.
4059  */
4060 void *
4061 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4062 {
4063         vm_offset_t va, offset;
4064         vm_size_t tmpsize;
4065
4066         offset = pa & PAGE_MASK;
4067         size = round_page(offset + size);
4068         pa = pa & PG_FRAME;
4069
4070         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4071                 va = KERNBASE + pa;
4072         else
4073                 va = kva_alloc(size);
4074         if (!va)
4075                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4076
4077         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4078                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4079         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4080         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
4081         return ((void *)(va + offset));
4082 }
4083
4084 void *
4085 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4086 {
4087
4088         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4089 }
4090
4091 void *
4092 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4093 {
4094
4095         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4096 }
4097
4098 void
4099 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4100 {
4101         vm_offset_t base, offset;
4102
4103         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4104                 return;
4105         base = trunc_page(va);
4106         offset = va & PAGE_MASK;
4107         size = round_page(offset + size);
4108         kva_free(base, size);
4109 }
4110
4111 /*
4112  * Sets the memory attribute for the specified page.
4113  */
4114 void
4115 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4116 {
4117
4118         m->md.pat_mode = ma;
4119         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4120                 return;
4121
4122         /*
4123          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4124          * See pmap_invalidate_cache_range().
4125          *
4126          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4127          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4128          * flushes the cache.
4129          */
4130         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4131                 return;
4132
4133         /*
4134          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4135          * support self snoop, map the page transient and do
4136          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4137          * pmap_invalidate_cache_range().
4138          */
4139         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
4140                 pmap_flush_page(m);
4141 }
4142
4143 static void
4144 pmap_flush_page(vm_page_t m)
4145 {
4146         struct sysmaps *sysmaps;
4147         vm_offset_t sva, eva;
4148
4149         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
4150                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4151                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4152                 if (*sysmaps->CMAP2)
4153                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
4154                 sched_pin();
4155                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, PG_V | PG_RW |
4156                     VM_PAGE_TO_MACH(m) | PG_A | PG_M |
4157                     pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0));
4158                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4159                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4160                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4161
4162                 /*
4163                  * Use mfence despite the ordering implied by
4164                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
4165                  * to be ordered by any other instruction.
4166                  */
4167                 mfence();
4168                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
4169                         clflush(sva);
4170                 mfence();
4171                 PT_SET_MA(sysmaps->CADDR2, 0);
4172                 sched_unpin();
4173                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4174         } else
4175                 pmap_invalidate_cache();
4176 }
4177
4178 /*
4179  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4180  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4181  * completely contained within either the kernel map.
4182  *
4183  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4184  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4185  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4186  * there was insufficient memory available to complete the change.
4187  */
4188 int
4189 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4190 {
4191         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4192         pt_entry_t *pte;
4193         u_int opte, npte;
4194         pd_entry_t *pde;
4195         boolean_t changed;
4196
4197         base = trunc_page(va);
4198         offset = va & PAGE_MASK;
4199         size = round_page(offset + size);
4200
4201         /* Only supported on kernel virtual addresses. */
4202         if (base <= VM_MAXUSER_ADDRESS)
4203                 return (EINVAL);
4204
4205         /* 4MB pages and pages that aren't mapped aren't supported. */
4206         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE) {
4207                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4208                 if (*pde & PG_PS)
4209                         return (EINVAL);
4210                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4211                         return (EINVAL);
4212                 pte = vtopte(va);
4213                 if ((*pte & PG_V) == 0)
4214                         return (EINVAL);
4215         }
4216
4217         changed = FALSE;
4218
4219         /*
4220          * Ok, all the pages exist and are 4k, so run through them updating
4221          * their cache mode.
4222          */
4223         for (tmpva = base; size > 0; ) {
4224                 pte = vtopte(tmpva);
4225
4226                 /*
4227                  * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4228                  * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4229                  */
4230                 do {
4231                         opte = *(u_int *)pte;
4232                         npte = opte & ~(PG_PTE_PAT | PG_NC_PCD | PG_NC_PWT);
4233                         npte |= pmap_cache_bits(mode, 0);
4234                         PT_SET_VA_MA(pte, npte, TRUE);
4235                 } while (npte != opte && (*pte != npte));
4236                 if (npte != opte)
4237                         changed = TRUE;
4238                 tmpva += PAGE_SIZE;
4239                 size -= PAGE_SIZE;
4240         }
4241
4242         /*
4243          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4244          * shouldn't be, etc.
4245          */
4246         if (changed) {
4247                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4248                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
4249         }
4250         return (0);
4251 }
4252
4253 /*
4254  * perform the pmap work for mincore
4255  */
4256 int
4257 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
4258 {
4259         pt_entry_t *ptep, pte;
4260         vm_paddr_t pa;
4261         int val;
4262
4263         PMAP_LOCK(pmap);
4264 retry:
4265         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4266         pte = (ptep != NULL) ? PT_GET(ptep) : 0;
4267         pmap_pte_release(ptep);
4268         val = 0;
4269         if ((pte & PG_V) != 0) {
4270                 val |= MINCORE_INCORE;
4271                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4272                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4273                 if ((pte & PG_A) != 0)
4274                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4275         }
4276         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
4277             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
4278             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
4279                 pa = pte & PG_FRAME;
4280                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
4281                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
4282                         goto retry;
4283         } else
4284                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
4285         PMAP_UNLOCK(pmap);
4286         return (val);
4287 }
4288
4289 void
4290 pmap_activate(struct thread *td)
4291 {
4292         pmap_t  pmap, oldpmap;
4293         u_int   cpuid;
4294         u_int32_t  cr3;
4295
4296         critical_enter();
4297         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4298         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4299         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
4300 #if defined(SMP)
4301         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
4302         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
4303 #else
4304         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
4305         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
4306 #endif
4307 #ifdef PAE
4308         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4309 #else
4310         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4311 #endif
4312         /*
4313          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4314          */
4315         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4316         PT_UPDATES_FLUSH();
4317         load_cr3(cr3);
4318         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4319         critical_exit();
4320 }
4321
4322 void
4323 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
4324 {
4325 }
4326
4327 /*
4328  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4329  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4330  */
4331 void
4332 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4333     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4334 {
4335         vm_offset_t superpage_offset;
4336
4337         if (size < NBPDR)
4338                 return;
4339         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4340                 offset += ptoa(object->pg_color);
4341         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4342         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4343             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4344                 return;
4345         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4346                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4347         else
4348                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4349 }
4350
4351 void
4352 pmap_suspend()
4353 {
4354         pmap_t pmap;
4355         int i, pdir, offset;
4356         vm_paddr_t pdirma;
4357         mmu_update_t mu[4];
4358
4359         /*
4360          * We need to remove the recursive mapping structure from all
4361          * our pmaps so that Xen doesn't get confused when it restores
4362          * the page tables. The recursive map lives at page directory
4363          * index PTDPTDI. We assume that the suspend code has stopped
4364          * the other vcpus (if any).
4365          */
4366         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
4367                 for (i = 0; i < 4; i++) {
4368                         /*
4369                          * Figure out which page directory (L2) page
4370                          * contains this bit of the recursive map and
4371                          * the offset within that page of the map
4372                          * entry
4373                          */
4374                         pdir = (PTDPTDI + i) / NPDEPG;
4375                         offset = (PTDPTDI + i) % NPDEPG;
4376                         pdirma = pmap->pm_pdpt[pdir] & PG_FRAME;
4377                         mu[i].ptr = pdirma + offset * sizeof(pd_entry_t);
4378                         mu[i].val = 0;
4379                 }
4380                 HYPERVISOR_mmu_update(mu, 4, NULL, DOMID_SELF);
4381         }
4382 }
4383
4384 void
4385 pmap_resume()
4386 {
4387         pmap_t pmap;
4388         int i, pdir, offset;
4389         vm_paddr_t pdirma;
4390         mmu_update_t mu[4];
4391
4392         /*
4393          * Restore the recursive map that we removed on suspend.
4394          */
4395         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
4396                 for (i = 0; i < 4; i++) {
4397                         /*
4398                          * Figure out which page directory (L2) page
4399                          * contains this bit of the recursive map and
4400                          * the offset within that page of the map
4401                          * entry
4402                          */
4403                         pdir = (PTDPTDI + i) / NPDEPG;
4404                         offset = (PTDPTDI + i) % NPDEPG;
4405                         pdirma = pmap->pm_pdpt[pdir] & PG_FRAME;
4406                         mu[i].ptr = pdirma + offset * sizeof(pd_entry_t);
4407                         mu[i].val = (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME) | PG_V;
4408                 }
4409                 HYPERVISOR_mmu_update(mu, 4, NULL, DOMID_SELF);
4410         }
4411 }
4412
4413 #if defined(PMAP_DEBUG)
4414 pmap_pid_dump(int pid)
4415 {
4416         pmap_t pmap;
4417         struct proc *p;
4418         int npte = 0;
4419         int index;
4420
4421         sx_slock(&allproc_lock);
4422         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4423                 if (p->p_pid != pid)
4424                         continue;
4425
4426                 if (p->p_vmspace) {
4427                         int i,j;
4428                         index = 0;
4429                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4430                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4431                                 pd_entry_t *pde;
4432                                 pt_entry_t *pte;
4433                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4434
4435                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4436                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4437                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4438                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4439                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4440                                                         if (index) {
4441                                                                 index = 0;
4442                                                                 printf("\n");
4443                                                         }
4444                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4445                                                         return (npte);
4446                                                 }
4447                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4448                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4449                                                         pt_entry_t pa;
4450                                                         vm_page_t m;
4451                                                         pa = PT_GET(pte);
4452                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4453                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4454                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4455                                                         npte++;
4456                                                         index++;
4457                                                         if (index >= 2) {
4458                                                                 index = 0;
4459                                                                 printf("\n");
4460                                                         } else {
4461                                                                 printf(" ");
4462                                                         }
4463                                                 }
4464                                         }
4465                                 }
4466                         }
4467                 }
4468         }
4469         sx_sunlock(&allproc_lock);
4470         return (npte);
4471 }
4472 #endif
4473
4474 #if defined(DEBUG)
4475
4476 static void     pads(pmap_t pm);
4477 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
4478
4479 /* print address space of pmap*/
4480 static void
4481 pads(pmap_t pm)
4482 {
4483         int i, j;
4484         vm_paddr_t va;
4485         pt_entry_t *ptep;
4486
4487         if (pm == kernel_pmap)
4488                 return;
4489         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4490                 if (pm->pm_pdir[i])
4491                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4492                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4493                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4494                                         continue;
4495                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4496                                         continue;
4497                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4498                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4499                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4500                         };
4501
4502 }
4503
4504 void
4505 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4506 {
4507         pv_entry_t pv;
4508         pmap_t pmap;
4509         vm_page_t m;
4510
4511         printf("pa %x", pa);
4512         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4513         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4514                 pmap = PV_PMAP(pv);
4515                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4516                 pads(pmap);
4517         }
4518         printf(" ");
4519 }
4520 #endif