]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.3.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
- Copy stable/10@296371 to releng/10.3 in preparation for 10.3-RC1
[FreeBSD/releng/10.3.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_phys.h>
137 #include <vm/vm_radix.h>
138 #include <vm/vm_reserv.h>
139 #include <vm/uma.h>
140
141 #ifdef DEV_APIC
142 #include <sys/bus.h>
143 #include <machine/intr_machdep.h>
144 #include <machine/apicvar.h>
145 #endif
146 #include <machine/cpu.h>
147 #include <machine/cputypes.h>
148 #include <machine/md_var.h>
149 #include <machine/pcb.h>
150 #include <machine/specialreg.h>
151 #ifdef SMP
152 #include <machine/smp.h>
153 #endif
154
155 #ifdef XBOX
156 #include <machine/xbox.h>
157 #endif
158
159 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
160 #define CPU_ENABLE_SSE
161 #endif
162
163 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
164 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
165 #endif
166
167 #if !defined(DIAGNOSTIC)
168 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
169 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
170 #else
171 #define PMAP_INLINE     extern inline
172 #endif
173 #else
174 #define PMAP_INLINE
175 #endif
176
177 #ifdef PV_STATS
178 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
179 #else
180 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
181 #endif
182
183 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
184 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
185
186 /*
187  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
188  */
189 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
190 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
191
192 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
194 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
195 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
196 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
197
198 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
199     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
200 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
201
202 struct pmap kernel_pmap_store;
203 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
204 static struct pmaplist allpmaps;
205 static struct mtx allpmaps_lock;
206
207 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
208 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
209 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
210 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
211
212 static int nkpt = NKPT;
213 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
214 extern u_int32_t KERNend;
215 extern u_int32_t KPTphys;
216
217 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
218 pt_entry_t pg_nx;
219 static uma_zone_t pdptzone;
220 #endif
221
222 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
223
224 static int pat_works = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
226     "Is page attribute table fully functional?");
227
228 static int pg_ps_enabled = 1;
229 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
230     "Are large page mappings enabled?");
231
232 #define PAT_INDEX_SIZE  8
233 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
234
235 /*
236  * pmap_mapdev support pre initialization (i.e. console)
237  */
238 #define PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT      8
239 static struct pmap_preinit_mapping {
240         vm_paddr_t      pa;
241         vm_offset_t     va;
242         vm_size_t       sz;
243         int             mode;
244 } pmap_preinit_mapping[PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT];
245 static int pmap_initialized;
246
247 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
248
249 /*
250  * Data for the pv entry allocation mechanism
251  */
252 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
253 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
254 static struct md_page *pv_table;
255 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
256
257 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
258 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
259 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
260
261 /*
262  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
263  */
264 struct sysmaps {
265         struct  mtx lock;
266         pt_entry_t *CMAP1;
267         pt_entry_t *CMAP2;
268         caddr_t CADDR1;
269         caddr_t CADDR2;
270 };
271 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
272 pt_entry_t *CMAP3;
273 static pd_entry_t *KPTD;
274 caddr_t ptvmmap = 0;
275 caddr_t CADDR3;
276 struct msgbuf *msgbufp = 0;
277
278 /*
279  * Crashdump maps.
280  */
281 static caddr_t crashdumpmap;
282
283 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
284 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
285 #ifdef SMP
286 static int PMAP1cpu;
287 static int PMAP1changedcpu;
288 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
289            &PMAP1changedcpu, 0,
290            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
291 #endif
292 static int PMAP1changed;
293 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
294            &PMAP1changed, 0,
295            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
296 static int PMAP1unchanged;
297 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
298            &PMAP1unchanged, 0,
299            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
300 static struct mtx PMAP2mutex;
301
302 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
303 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
304 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
305 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
306 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
307 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
308 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
309 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
310                     vm_offset_t va);
311 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
312
313 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
314 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
315     vm_prot_t prot);
316 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
317     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
318 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
319 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
320 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
321 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
322 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
323 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
324 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
325 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
326 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
327 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
328 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
329     vm_prot_t prot);
330 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
331 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
332     struct spglist *free);
333 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
334     struct spglist *free);
335 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
336 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
337     struct spglist *free);
338 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
339                                         vm_offset_t va);
340 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
341 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
342     vm_page_t m);
343 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
344     pd_entry_t newpde);
345 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
346
347 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
348
349 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
350 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
351 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
352 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
353 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
354 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
355 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
356     int wait);
357 #endif
358 static void pmap_set_pg(void);
359
360 static __inline void pagezero(void *page);
361
362 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
363 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
364
365 /*
366  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
367  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
368  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
369  */
370 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
371
372 /*
373  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
374  *
375  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
376  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
377  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
378  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
379  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
380  *      (physical) address starting relative to 0]
381  */
382 void
383 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
384 {
385         vm_offset_t va;
386         pt_entry_t *pte, *unused;
387         struct sysmaps *sysmaps;
388         int i;
389
390         /*
391          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
392          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
393          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
394          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
395          * addresses to superpage mappings.
396          */
397         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
398
399         /*
400          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
401          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
402          * address space, because locore may not have mapped every physical
403          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
404          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
405          */
406         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
407
408         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
409
410         /*
411          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
412          */
413         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
414         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
415 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
416         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
417 #endif
418         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
419         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
420
421         /*
422          * Initialize the global pv list lock.
423          */
424         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
425
426         LIST_INIT(&allpmaps);
427
428         /*
429          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
430          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
431          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
432          * being changed.
433          */
434         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
435         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
436         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
437         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
438
439         /*
440          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
441          * mapping of pages.
442          */
443 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
444         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
445
446         va = virtual_avail;
447         pte = vtopte(va);
448
449         /*
450          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
451          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
452          */
453         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
454                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
455                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
456                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
457                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
458         }
459         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
460
461         /*
462          * Crashdump maps.
463          */
464         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
465
466         /*
467          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
468          */
469         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
470
471         /*
472          * msgbufp is used to map the system message buffer.
473          */
474         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
475
476         /*
477          * KPTmap is used by pmap_kextract().
478          *
479          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
480          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
481          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
482          */
483         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
484
485         for (i = 0; i < NKPT; i++)
486                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
487
488         /*
489          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
490          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
491          */
492         KPTD -= KPTDI;
493         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
494
495         /*
496          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
497          * respectively.
498          */
499         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
500         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
501
502         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
503
504         virtual_avail = va;
505
506         /*
507          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
508          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
509          * mapping must not have PG_G set. 
510          */
511 #ifdef XBOX
512         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
513          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
514          * Better fixes are very welcome! */
515         if (!arch_i386_is_xbox)
516 #endif
517         for (i = 1; i < NKPT; i++)
518                 PTD[i] = 0;
519
520         /* Initialize the PAT MSR if present. */
521         pmap_init_pat();
522
523         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
524         pmap_set_pg();
525 }
526
527 /*
528  * Setup the PAT MSR.
529  */
530 void
531 pmap_init_pat(void)
532 {
533         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
534         uint64_t pat_msr;
535         u_long cr0, cr4;
536         int i;
537
538         /* Set default PAT index table. */
539         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
540                 pat_table[i] = -1;
541         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
542         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
543         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
544         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
545         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
546         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
547
548         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
549         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
550                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
551                         pat_index[i] = pat_table[i];
552                 pat_works = 0;
553                 return;
554         }
555
556         /*
557          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
558          * PAT entries.
559          *
560          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
561          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
562          * or Mode C Paging)
563          *
564          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
565          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
566          */
567         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
568             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
569                 pat_works = 0;
570
571         /* Initialize default PAT entries. */
572         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
573             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
574             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
575             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
576             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
577             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
578             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
579             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
580
581         if (pat_works) {
582                 /*
583                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
584                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
585                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
586                  */
587                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
588                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
589                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
590                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
591                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
592                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
593         } else {
594                 /*
595                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
596                  */
597                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
598                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
599                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
600         }
601
602         /* Disable PGE. */
603         cr4 = rcr4();
604         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
605
606         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
607         cr0 = rcr0();
608         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
609
610         /* Flushes caches and TLBs. */
611         wbinvd();
612         invltlb();
613
614         /* Update PAT and index table. */
615         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
616         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
617                 pat_index[i] = pat_table[i];
618
619         /* Flush caches and TLBs again. */
620         wbinvd();
621         invltlb();
622
623         /* Restore caches and PGE. */
624         load_cr0(cr0);
625         load_cr4(cr4);
626 }
627
628 /*
629  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
630  */
631 static void
632 pmap_set_pg(void)
633 {
634         pt_entry_t *pte;
635         vm_offset_t va, endva;
636
637         if (pgeflag == 0)
638                 return;
639
640         endva = KERNBASE + KERNend;
641
642         if (pseflag) {
643                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
644                 while (va  < endva) {
645                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
646                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
647                         va += NBPDR;
648                 }
649         } else {
650                 va = (vm_offset_t)btext;
651                 while (va < endva) {
652                         pte = vtopte(va);
653                         if (*pte)
654                                 *pte |= pgeflag;
655                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
656                         va += PAGE_SIZE;
657                 }
658         }
659 }
660
661 /*
662  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
663  */
664 void
665 pmap_page_init(vm_page_t m)
666 {
667
668         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
669         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
670 }
671
672 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
673 static void *
674 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
675 {
676
677         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
678         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
679         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
680             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
681 }
682 #endif
683
684 /*
685  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
686  * Requirements:
687  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
688  *    are ever set, PG_V in particular.
689  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
690  *    on PAE systems.  This should be ok.
691  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
692  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
693  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
694  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
695  */
696 static vm_offset_t
697 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
698 {
699         pt_entry_t *pte;
700         vm_offset_t va;
701
702         va = *head;
703         if (va == 0)
704                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
705         pte = vtopte(va);
706         *head = *pte;
707         if (*head & PG_V)
708                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
709         *pte = 0;
710         return (va);
711 }
712
713 static void
714 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
715 {
716         pt_entry_t *pte;
717
718         if (va & PG_V)
719                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
720         pte = vtopte(va);
721         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
722         *head = va;
723 }
724
725 static void
726 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
727 {
728         int i;
729         vm_offset_t va;
730
731         *head = 0;
732         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
733                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
734                 pmap_ptelist_free(head, va);
735         }
736 }
737
738
739 /*
740  *      Initialize the pmap module.
741  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
742  *      system needs to map virtual memory.
743  */
744 void
745 pmap_init(void)
746 {
747         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
748         vm_page_t mpte;
749         vm_size_t s;
750         int i, pv_npg;
751
752         /*
753          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
754          * page table pages.
755          */ 
756         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
757                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
758                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
759                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
760                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
761                 mpte->pindex = i + KPTDI;
762                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
763         }
764
765         /*
766          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
767          * high water mark so that the system can recover from excessive
768          * numbers of pv entries.
769          */
770         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
771         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
772         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
773         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
774         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
775
776         /*
777          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
778          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
779          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
780          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
781          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
782          * include at least one feature that is only supported by older Intel
783          * or newer AMD processors.
784          */
785         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
786             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
787             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
788             AMDID2_FMA4)) == 0)
789                 workaround_erratum383 = 1;
790
791         /*
792          * Are large page mappings supported and enabled?
793          */
794         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
795         if (pseflag == 0)
796                 pg_ps_enabled = 0;
797         else if (pg_ps_enabled) {
798                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
799                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
800                 pagesizes[1] = NBPDR;
801         }
802
803         /*
804          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
805          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
806          */
807         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
808             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
809
810         /*
811          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
812          */
813         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
814         s = round_page(s);
815         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
816             M_WAITOK | M_ZERO);
817         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
818                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
819
820         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
821         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
822         if (pv_chunkbase == NULL)
823                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
824         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
825 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
826         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
827             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
828             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
829         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
830 #endif
831
832         pmap_initialized = 1;
833         if (!bootverbose)
834                 return;
835         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
836                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
837                 if (ppim->va == 0)
838                         continue;
839                 printf("PPIM %u: PA=%#jx, VA=%#x, size=%#x, mode=%#x\n", i,
840                     (uintmax_t)ppim->pa, ppim->va, ppim->sz, ppim->mode);
841         }
842 }
843
844
845 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
846         "Max number of PV entries");
847 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
848         "Page share factor per proc");
849
850 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
851     "2/4MB page mapping counters");
852
853 static u_long pmap_pde_demotions;
854 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
855     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
856
857 static u_long pmap_pde_mappings;
858 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
859     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
860
861 static u_long pmap_pde_p_failures;
862 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
863     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
864
865 static u_long pmap_pde_promotions;
866 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
867     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
868
869 /***************************************************
870  * Low level helper routines.....
871  ***************************************************/
872
873 /*
874  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
875  * caching mode.
876  */
877 int
878 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
879 {
880         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
881
882         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
883                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
884
885         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
886         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
887
888         /* Map the caching mode to a PAT index. */
889         pat_idx = pat_index[mode];
890
891         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
892         cache_bits = 0;
893         if (pat_idx & 0x4)
894                 cache_bits |= pat_flag;
895         if (pat_idx & 0x2)
896                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
897         if (pat_idx & 0x1)
898                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
899         return (cache_bits);
900 }
901
902 /*
903  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
904  */
905 static void
906 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
907 {
908         pd_entry_t *pde;
909         pmap_t pmap;
910         boolean_t PTD_updated;
911
912         PTD_updated = FALSE;
913         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
914         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
915                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
916                     PG_FRAME))
917                         PTD_updated = TRUE;
918                 pde = pmap_pde(pmap, va);
919                 pde_store(pde, newpde);
920         }
921         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
922         KASSERT(PTD_updated,
923             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
924 }
925
926 /*
927  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
928  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
929  * calling processor's TLB is affected.
930  *
931  * The calling thread must be pinned to a processor.
932  */
933 static void
934 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
935 {
936         u_long cr4;
937
938         if ((newpde & PG_PS) == 0)
939                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
940                 invlpg(va);
941         else if ((newpde & PG_G) == 0)
942                 /*
943                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
944                  * because there are too many to flush individually.
945                  */
946                 invltlb();
947         else {
948                 /*
949                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
950                  * including any global (PG_G) mappings.
951                  */
952                 cr4 = rcr4();
953                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
954                 /*
955                  * Although preemption at this point could be detrimental to
956                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
957                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
958                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
959                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
960                  */
961                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
962         }
963 }
964 #ifdef SMP
965 /*
966  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
967  *
968  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
969  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
970  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
971  * processor could cache an old, pre-update entry without being
972  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
973  * active on another processor after its pm_active field is checked by
974  * one of the following functions but before a store updating the page
975  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
976  * processor before its pm_active field is checked but due to
977  * speculative loads one of the following functions stills reads the
978  * pmap as inactive on the other processor.
979  * 
980  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
981  * immutable.  The kernel page table is always active on every
982  * processor.
983  */
984 void
985 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
986 {
987         cpuset_t other_cpus;
988         u_int cpuid;
989
990         sched_pin();
991         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
992                 invlpg(va);
993                 smp_invlpg(va);
994         } else {
995                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
996                 other_cpus = all_cpus;
997                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
998                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
999                         invlpg(va);
1000                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1001                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1002                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
1003         }
1004         sched_unpin();
1005 }
1006
1007 void
1008 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1009 {
1010         cpuset_t other_cpus;
1011         vm_offset_t addr;
1012         u_int cpuid;
1013
1014         sched_pin();
1015         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1016                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1017                         invlpg(addr);
1018                 smp_invlpg_range(sva, eva);
1019         } else {
1020                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1021                 other_cpus = all_cpus;
1022                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1023                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1024                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1025                                 invlpg(addr);
1026                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1027                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1028                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
1029         }
1030         sched_unpin();
1031 }
1032
1033 void
1034 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1035 {
1036         cpuset_t other_cpus;
1037         u_int cpuid;
1038
1039         sched_pin();
1040         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1041                 invltlb();
1042                 smp_invltlb();
1043         } else {
1044                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1045                 other_cpus = all_cpus;
1046                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1047                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1048                         invltlb();
1049                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1050                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1051                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1052         }
1053         sched_unpin();
1054 }
1055
1056 void
1057 pmap_invalidate_cache(void)
1058 {
1059
1060         sched_pin();
1061         wbinvd();
1062         smp_cache_flush();
1063         sched_unpin();
1064 }
1065
1066 struct pde_action {
1067         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1068         vm_offset_t va;
1069         pd_entry_t *pde;
1070         pd_entry_t newpde;
1071         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1072 };
1073
1074 static void
1075 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1076 {
1077         struct pde_action *act = arg;
1078         pd_entry_t *pde;
1079         pmap_t pmap;
1080
1081         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1082
1083                 /*
1084                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1085                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1086                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1087                  */
1088                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1089                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1090                         pde_store(pde, act->newpde);
1091                 }
1092         }
1093 }
1094
1095 static void
1096 pmap_update_pde_user(void *arg)
1097 {
1098         struct pde_action *act = arg;
1099
1100         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1101                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1102 }
1103
1104 static void
1105 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1106 {
1107         struct pde_action *act = arg;
1108
1109         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1110                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1111 }
1112
1113 /*
1114  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1115  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1116  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1117  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1118  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1119  * hardware error.
1120  */
1121 static void
1122 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1123 {
1124         struct pde_action act;
1125         cpuset_t active, other_cpus;
1126         u_int cpuid;
1127
1128         sched_pin();
1129         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1130         other_cpus = all_cpus;
1131         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1132         if (pmap == kernel_pmap)
1133                 active = all_cpus;
1134         else
1135                 active = pmap->pm_active;
1136         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1137                 act.store = cpuid;
1138                 act.invalidate = active;
1139                 act.va = va;
1140                 act.pde = pde;
1141                 act.newpde = newpde;
1142                 CPU_SET(cpuid, &active);
1143                 smp_rendezvous_cpus(active,
1144                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1145                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1146                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1147         } else {
1148                 if (pmap == kernel_pmap)
1149                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1150                 else
1151                         pde_store(pde, newpde);
1152                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1153                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1154         }
1155         sched_unpin();
1156 }
1157 #else /* !SMP */
1158 /*
1159  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1160  * We inline these within pmap.c for speed.
1161  */
1162 PMAP_INLINE void
1163 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1164 {
1165
1166         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1167                 invlpg(va);
1168 }
1169
1170 PMAP_INLINE void
1171 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1172 {
1173         vm_offset_t addr;
1174
1175         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1176                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1177                         invlpg(addr);
1178 }
1179
1180 PMAP_INLINE void
1181 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1182 {
1183
1184         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1185                 invltlb();
1186 }
1187
1188 PMAP_INLINE void
1189 pmap_invalidate_cache(void)
1190 {
1191
1192         wbinvd();
1193 }
1194
1195 static void
1196 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1197 {
1198
1199         if (pmap == kernel_pmap)
1200                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1201         else
1202                 pde_store(pde, newpde);
1203         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1204                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1205 }
1206 #endif /* !SMP */
1207
1208 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1209
1210 void
1211 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1212 {
1213
1214         if (force) {
1215                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1216         } else {
1217                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1218                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1219                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1220                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1221         }
1222
1223         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1224                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1225         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1226             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1227
1228 #ifdef DEV_APIC
1229                 /*
1230                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1231                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1232                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1233                  * don't need to flush for that range anyway.
1234                  */
1235                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1236                         return;
1237 #endif
1238                 /*
1239                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1240                  * instruction to insure that previous stores are
1241                  * included in the write-back.  The processor
1242                  * propagates flush to other processors in the cache
1243                  * coherence domain.
1244                  */
1245                 mfence();
1246                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1247                         clflush(sva);
1248                 mfence();
1249         } else {
1250
1251                 /*
1252                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1253                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1254                  * Globally invalidate cache.
1255                  */
1256                 pmap_invalidate_cache();
1257         }
1258 }
1259
1260 void
1261 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1262 {
1263         int i;
1264
1265         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1266             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1267                 pmap_invalidate_cache();
1268         } else {
1269                 for (i = 0; i < count; i++)
1270                         pmap_flush_page(pages[i]);
1271         }
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1276  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1277  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1278  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1279  */
1280 static __inline int
1281 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1282 {
1283
1284         return (pmap == kernel_pmap ||
1285             (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1286             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1287 }
1288
1289 /*
1290  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1291  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1292  */
1293 pt_entry_t *
1294 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1295 {
1296         pd_entry_t newpf;
1297         pd_entry_t *pde;
1298
1299         pde = pmap_pde(pmap, va);
1300         if (*pde & PG_PS)
1301                 return (pde);
1302         if (*pde != 0) {
1303                 /* are we current address space or kernel? */
1304                 if (pmap_is_current(pmap))
1305                         return (vtopte(va));
1306                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1307                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1308                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1309                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1310                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1311                 }
1312                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1313         }
1314         return (NULL);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1319  * being NULL.
1320  */
1321 static __inline void
1322 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1323 {
1324
1325         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1326                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1327 }
1328
1329 /*
1330  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1331  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1332  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1333  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1334  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1335  */
1336 static __inline void
1337 invlcaddr(void *caddr)
1338 {
1339
1340         invlpg((u_int)caddr);
1341 }
1342
1343 /*
1344  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1345  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1346  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1347  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1348  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1349  *
1350  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1351  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1352  */
1353 static pt_entry_t *
1354 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1355 {
1356         pd_entry_t newpf;
1357         pd_entry_t *pde;
1358
1359         pde = pmap_pde(pmap, va);
1360         if (*pde & PG_PS)
1361                 return (pde);
1362         if (*pde != 0) {
1363                 /* are we current address space or kernel? */
1364                 if (pmap_is_current(pmap))
1365                         return (vtopte(va));
1366                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1367                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1368                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1369                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1370                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1371 #ifdef SMP
1372                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1373 #endif
1374                         invlcaddr(PADDR1);
1375                         PMAP1changed++;
1376                 } else
1377 #ifdef SMP
1378                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1379                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1380                         invlcaddr(PADDR1);
1381                         PMAP1changedcpu++;
1382                 } else
1383 #endif
1384                         PMAP1unchanged++;
1385                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1386         }
1387         return (0);
1388 }
1389
1390 /*
1391  *      Routine:        pmap_extract
1392  *      Function:
1393  *              Extract the physical page address associated
1394  *              with the given map/virtual_address pair.
1395  */
1396 vm_paddr_t 
1397 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1398 {
1399         vm_paddr_t rtval;
1400         pt_entry_t *pte;
1401         pd_entry_t pde;
1402
1403         rtval = 0;
1404         PMAP_LOCK(pmap);
1405         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1406         if (pde != 0) {
1407                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1408                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1409                 else {
1410                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1411                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1412                         pmap_pte_release(pte);
1413                 }
1414         }
1415         PMAP_UNLOCK(pmap);
1416         return (rtval);
1417 }
1418
1419 /*
1420  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1421  *      Function:
1422  *              Atomically extract and hold the physical page
1423  *              with the given pmap and virtual address pair
1424  *              if that mapping permits the given protection.
1425  */
1426 vm_page_t
1427 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1428 {
1429         pd_entry_t pde;
1430         pt_entry_t pte, *ptep;
1431         vm_page_t m;
1432         vm_paddr_t pa;
1433
1434         pa = 0;
1435         m = NULL;
1436         PMAP_LOCK(pmap);
1437 retry:
1438         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1439         if (pde != 0) {
1440                 if (pde & PG_PS) {
1441                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1442                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1443                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1444                                         goto retry;
1445                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1446                                     (va & PDRMASK));
1447                                 vm_page_hold(m);
1448                         }
1449                 } else {
1450                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1451                         pte = *ptep;
1452                         pmap_pte_release(ptep);
1453                         if (pte != 0 &&
1454                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1455                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1456                                     &pa))
1457                                         goto retry;
1458                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1459                                 vm_page_hold(m);
1460                         }
1461                 }
1462         }
1463         PA_UNLOCK_COND(pa);
1464         PMAP_UNLOCK(pmap);
1465         return (m);
1466 }
1467
1468 /***************************************************
1469  * Low level mapping routines.....
1470  ***************************************************/
1471
1472 /*
1473  * Add a wired page to the kva.
1474  * Note: not SMP coherent.
1475  *
1476  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1477  */
1478 PMAP_INLINE void 
1479 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1480 {
1481         pt_entry_t *pte;
1482
1483         pte = vtopte(va);
1484         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1485 }
1486
1487 static __inline void
1488 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1489 {
1490         pt_entry_t *pte;
1491
1492         pte = vtopte(va);
1493         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Remove a page from the kernel pagetables.
1498  * Note: not SMP coherent.
1499  *
1500  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1501  */
1502 PMAP_INLINE void
1503 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1504 {
1505         pt_entry_t *pte;
1506
1507         pte = vtopte(va);
1508         pte_clear(pte);
1509 }
1510
1511 /*
1512  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1513  *      virtual address space.
1514  *
1515  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1516  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1517  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1518  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1519  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1520  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1521  *      region.
1522  */
1523 vm_offset_t
1524 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1525 {
1526         vm_offset_t va, sva;
1527         vm_paddr_t superpage_offset;
1528         pd_entry_t newpde;
1529
1530         va = *virt;
1531         /*
1532          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1533          * least one superpage mapping to be created?
1534          */ 
1535         superpage_offset = start & PDRMASK;
1536         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1537                 /*
1538                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1539                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1540                  */
1541                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1542                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1543                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1544                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1545         }
1546         sva = va;
1547         while (start < end) {
1548                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1549                     pseflag) {
1550                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1551                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1552                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1553                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1554                         va += NBPDR;
1555                         start += NBPDR;
1556                 } else {
1557                         pmap_kenter(va, start);
1558                         va += PAGE_SIZE;
1559                         start += PAGE_SIZE;
1560                 }
1561         }
1562         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1563         *virt = va;
1564         return (sva);
1565 }
1566
1567
1568 /*
1569  * Add a list of wired pages to the kva
1570  * this routine is only used for temporary
1571  * kernel mappings that do not need to have
1572  * page modification or references recorded.
1573  * Note that old mappings are simply written
1574  * over.  The page *must* be wired.
1575  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1576  */
1577 void
1578 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1579 {
1580         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1581         vm_page_t m;
1582
1583         oldpte = 0;
1584         pte = vtopte(sva);
1585         endpte = pte + count;
1586         while (pte < endpte) {
1587                 m = *ma++;
1588                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1589                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1590                         oldpte |= *pte;
1591                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1592                 }
1593                 pte++;
1594         }
1595         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1596                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1597                     PAGE_SIZE);
1598 }
1599
1600 /*
1601  * This routine tears out page mappings from the
1602  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1603  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1604  */
1605 void
1606 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1607 {
1608         vm_offset_t va;
1609
1610         va = sva;
1611         while (count-- > 0) {
1612                 pmap_kremove(va);
1613                 va += PAGE_SIZE;
1614         }
1615         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1616 }
1617
1618 /***************************************************
1619  * Page table page management routines.....
1620  ***************************************************/
1621 static __inline void
1622 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1623 {
1624         vm_page_t m;
1625
1626         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1627                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1628                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1629                 vm_page_free_toq(m);
1630         }
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1635  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1636  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1637  */
1638 static __inline void
1639 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1640     boolean_t set_PG_ZERO)
1641 {
1642
1643         if (set_PG_ZERO)
1644                 m->flags |= PG_ZERO;
1645         else
1646                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1647         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1648 }
1649
1650 /*
1651  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1652  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1653  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1654  * ordered by this virtual address range.
1655  */
1656 static __inline int
1657 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1658 {
1659
1660         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1661         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1662 }
1663
1664 /*
1665  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1666  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1667  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1668  */
1669 static __inline vm_page_t
1670 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1671 {
1672
1673         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1674         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1675 }
1676
1677 /*
1678  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1679  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1680  * the pmap's collection.
1681  */
1682 static __inline void
1683 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1684 {
1685
1686         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1687         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1688 }
1689
1690 /*
1691  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1692  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1693  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1694  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1695  */
1696 static inline boolean_t
1697 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1698 {
1699
1700         --m->wire_count;
1701         if (m->wire_count == 0) {
1702                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1703                 return (TRUE);
1704         } else
1705                 return (FALSE);
1706 }
1707
1708 static void
1709 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1710 {
1711         vm_offset_t pteva;
1712
1713         /*
1714          * unmap the page table page
1715          */
1716         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1717         --pmap->pm_stats.resident_count;
1718
1719         /*
1720          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1721          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1722          * down is begun.
1723          */
1724         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1725
1726         /*
1727          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1728          * take effect immediately.
1729          */
1730         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1731         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1732
1733         /* 
1734          * Put page on a list so that it is released after
1735          * *ALL* TLB shootdown is done
1736          */
1737         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1738 }
1739
1740 /*
1741  * After removing a page table entry, this routine is used to
1742  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1743  */
1744 static int
1745 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1746 {
1747         pd_entry_t ptepde;
1748         vm_page_t mpte;
1749
1750         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1751                 return (0);
1752         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1753         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1754         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1755 }
1756
1757 /*
1758  * Initialize the pmap for the swapper process.
1759  */
1760 void
1761 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1762 {
1763
1764         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1765         /*
1766          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1767          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1768          * not need to be inserted into that list.
1769          */
1770         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1771 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1772         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1773 #endif
1774         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1775         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1776         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1777         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1778         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1783  * such as one in a vmspace structure.
1784  */
1785 int
1786 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1787 {
1788         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1789         vm_paddr_t pa;
1790         int i;
1791
1792         /*
1793          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1794          * page directory table.
1795          */
1796         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1797                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1798                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1799                         return (0);
1800 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1801                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1802                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1803                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1804                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1805                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1806                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1807 #endif
1808                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1809         }
1810         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1811             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1812
1813         /*
1814          * allocate the page directory page(s)
1815          */
1816         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1817                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1818                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1819                 if (m == NULL)
1820                         VM_WAIT;
1821                 else {
1822                         ptdpg[i++] = m;
1823                 }
1824         }
1825
1826         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1827
1828         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1829                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1830                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1831
1832         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1833         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1834         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1835         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1836         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1837
1838         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1839         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1840                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1841                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1842 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1843                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1844 #endif
1845         }
1846
1847         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1848         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1849         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1850
1851         return (1);
1852 }
1853
1854 /*
1855  * this routine is called if the page table page is not
1856  * mapped correctly.
1857  */
1858 static vm_page_t
1859 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1860 {
1861         vm_paddr_t ptepa;
1862         vm_page_t m;
1863
1864         /*
1865          * Allocate a page table page.
1866          */
1867         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1868             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1869                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1870                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1871                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1872                         VM_WAIT;
1873                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1874                         PMAP_LOCK(pmap);
1875                 }
1876
1877                 /*
1878                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1879                  * page may have been allocated.
1880                  */
1881                 return (NULL);
1882         }
1883         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1884                 pmap_zero_page(m);
1885
1886         /*
1887          * Map the pagetable page into the process address space, if
1888          * it isn't already there.
1889          */
1890
1891         pmap->pm_stats.resident_count++;
1892
1893         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1894         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1895                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1896
1897         return (m);
1898 }
1899
1900 static vm_page_t
1901 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1902 {
1903         u_int ptepindex;
1904         pd_entry_t ptepa;
1905         vm_page_t m;
1906
1907         /*
1908          * Calculate pagetable page index
1909          */
1910         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1911 retry:
1912         /*
1913          * Get the page directory entry
1914          */
1915         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1916
1917         /*
1918          * This supports switching from a 4MB page to a
1919          * normal 4K page.
1920          */
1921         if (ptepa & PG_PS) {
1922                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1923                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1924         }
1925
1926         /*
1927          * If the page table page is mapped, we just increment the
1928          * hold count, and activate it.
1929          */
1930         if (ptepa) {
1931                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1932                 m->wire_count++;
1933         } else {
1934                 /*
1935                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1936                  * been deallocated. 
1937                  */
1938                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1939                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1940                         goto retry;
1941         }
1942         return (m);
1943 }
1944
1945
1946 /***************************************************
1947 * Pmap allocation/deallocation routines.
1948  ***************************************************/
1949
1950 #ifdef SMP
1951 /*
1952  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1953  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1954  */
1955 static cpuset_t *lazymask;
1956 static u_int lazyptd;
1957 static volatile u_int lazywait;
1958
1959 void pmap_lazyfix_action(void);
1960
1961 void
1962 pmap_lazyfix_action(void)
1963 {
1964
1965 #ifdef COUNT_IPIS
1966         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1967 #endif
1968         if (rcr3() == lazyptd)
1969                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1970         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1971         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1972 }
1973
1974 static void
1975 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1976 {
1977
1978         if (rcr3() == lazyptd)
1979                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
1980         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1981 }
1982
1983
1984 static void
1985 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1986 {
1987         cpuset_t mymask, mask;
1988         u_int cpuid, spins;
1989         int lsb;
1990
1991         mask = pmap->pm_active;
1992         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1993                 spins = 50000000;
1994
1995                 /* Find least significant set bit. */
1996                 lsb = CPU_FFS(&mask);
1997                 MPASS(lsb != 0);
1998                 lsb--;
1999                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
2000                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
2001 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2002                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
2003 #else
2004                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
2005 #endif
2006                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
2007
2008                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
2009                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
2010                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
2011                         lazymask = &pmap->pm_active;
2012                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
2013                 } else {
2014                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
2015                             (u_int)&pmap->pm_active);
2016                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
2017                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
2018                         while (lazywait == 0) {
2019                                 ia32_pause();
2020                                 if (--spins == 0)
2021                                         break;
2022                         }
2023                 }
2024                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
2025                 if (spins == 0)
2026                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
2027                 mask = pmap->pm_active;
2028         }
2029 }
2030
2031 #else   /* SMP */
2032
2033 /*
2034  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
2035  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
2036  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
2037  * means that another userland process has run.
2038  */
2039 static void
2040 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
2041 {
2042         u_int cr3;
2043
2044         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
2045         if (cr3 == rcr3()) {
2046                 load_cr3(curpcb->pcb_cr3);
2047                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active);
2048         }
2049 }
2050 #endif  /* SMP */
2051
2052 /*
2053  * Release any resources held by the given physical map.
2054  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2055  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2056  */
2057 void
2058 pmap_release(pmap_t pmap)
2059 {
2060         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2061         int i;
2062
2063         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2064             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2065             pmap->pm_stats.resident_count));
2066         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
2067             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2068
2069         pmap_lazyfix(pmap);
2070         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2071         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2072         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2073
2074         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2075                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2076                     PG_FRAME);
2077
2078         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2079             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2080
2081         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2082
2083         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2084                 m = ptdpg[i];
2085 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
2086                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2087                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2088 #endif
2089                 m->wire_count--;
2090                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2091                 vm_page_free_zero(m);
2092         }
2093 }
2094 \f
2095 static int
2096 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2097 {
2098         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2099
2100         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2101 }
2102 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2103     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2104
2105 static int
2106 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2107 {
2108         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2109
2110         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2111 }
2112 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2113     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2114
2115 /*
2116  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2117  */
2118 void
2119 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2120 {
2121         vm_paddr_t ptppaddr;
2122         vm_page_t nkpg;
2123         pd_entry_t newpdir;
2124
2125         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2126         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2127         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2128                 addr = kernel_map->max_offset;
2129         while (kernel_vm_end < addr) {
2130                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2131                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2132                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2133                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2134                                 break;
2135                         }
2136                         continue;
2137                 }
2138
2139                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2140                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2141                     VM_ALLOC_ZERO);
2142                 if (nkpg == NULL)
2143                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2144
2145                 nkpt++;
2146
2147                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2148                         pmap_zero_page(nkpg);
2149                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2150                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2151                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2152
2153                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2154                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2155                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2156                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2157                         break;
2158                 }
2159         }
2160 }
2161
2162
2163 /***************************************************
2164  * page management routines.
2165  ***************************************************/
2166
2167 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2168 CTASSERT(_NPCM == 11);
2169 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2170
2171 static __inline struct pv_chunk *
2172 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2173 {
2174
2175         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2176 }
2177
2178 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2179
2180 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2181 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2182
2183 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2184         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2185         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2186         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2187         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2188 };
2189
2190 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2191         "Current number of pv entries");
2192
2193 #ifdef PV_STATS
2194 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2195
2196 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2197         "Current number of pv entry chunks");
2198 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2199         "Current number of pv entry chunks allocated");
2200 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2201         "Current number of pv entry chunks frees");
2202 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2203         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2204
2205 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2206 static int pv_entry_spare;
2207
2208 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2209         "Current number of pv entry frees");
2210 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2211         "Current number of pv entry allocs");
2212 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2213         "Current number of spare pv entries");
2214 #endif
2215
2216 /*
2217  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2218  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2219  * another pv entry chunk.
2220  */
2221 static vm_page_t
2222 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2223 {
2224         struct pch newtail;
2225         struct pv_chunk *pc;
2226         struct md_page *pvh;
2227         pd_entry_t *pde;
2228         pmap_t pmap;
2229         pt_entry_t *pte, tpte;
2230         pv_entry_t pv;
2231         vm_offset_t va;
2232         vm_page_t m, m_pc;
2233         struct spglist free;
2234         uint32_t inuse;
2235         int bit, field, freed;
2236
2237         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2238         pmap = NULL;
2239         m_pc = NULL;
2240         SLIST_INIT(&free);
2241         TAILQ_INIT(&newtail);
2242         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2243             SLIST_EMPTY(&free))) {
2244                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2245                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2246                         if (pmap != NULL) {
2247                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2248                                 if (pmap != locked_pmap)
2249                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2250                         }
2251                         pmap = pc->pc_pmap;
2252                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2253                         if (pmap > locked_pmap)
2254                                 PMAP_LOCK(pmap);
2255                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2256                                 pmap = NULL;
2257                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2258                                 continue;
2259                         }
2260                 }
2261
2262                 /*
2263                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2264                  */
2265                 freed = 0;
2266                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2267                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2268                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2269                                 bit = bsfl(inuse);
2270                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2271                                 va = pv->pv_va;
2272                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2273                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2274                                         continue;
2275                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2276                                 tpte = *pte;
2277                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2278                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2279                                 pmap_pte_release(pte);
2280                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2281                                         continue;
2282                                 KASSERT(tpte != 0,
2283                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2284                                     pmap, va));
2285                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2286                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2287                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2288                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2289                                         vm_page_dirty(m);
2290                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2291                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2292                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2293                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2294                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2295                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2296                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2297                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2298                                                     PGA_WRITEABLE);
2299                                         }
2300                                 }
2301                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2302                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2303                                 freed++;
2304                         }
2305                 }
2306                 if (freed == 0) {
2307                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2308                         continue;
2309                 }
2310                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2311                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2312                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2313                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2314                 pv_entry_count -= freed;
2315                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2316                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2317                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2318                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2319                                     pc_list);
2320                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2321
2322                                 /*
2323                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2324                                  * sufficient.
2325                                  */
2326                                 if (pmap == locked_pmap)
2327                                         goto out;
2328                                 break;
2329                         }
2330                 if (field == _NPCM) {
2331                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2332                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2333                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2334                         /* Entire chunk is free; return it. */
2335                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2336                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2337                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2338                         break;
2339                 }
2340         }
2341 out:
2342         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2343         if (pmap != NULL) {
2344                 pmap_invalidate_all(pmap);
2345                 if (pmap != locked_pmap)
2346                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2347         }
2348         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2349                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2350                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2351                 /* Recycle a freed page table page. */
2352                 m_pc->wire_count = 1;
2353                 atomic_add_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2354         }
2355         pmap_free_zero_pages(&free);
2356         return (m_pc);
2357 }
2358
2359 /*
2360  * free the pv_entry back to the free list
2361  */
2362 static void
2363 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2364 {
2365         struct pv_chunk *pc;
2366         int idx, field, bit;
2367
2368         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2369         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2370         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2371         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2372         pv_entry_count--;
2373         pc = pv_to_chunk(pv);
2374         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2375         field = idx / 32;
2376         bit = idx % 32;
2377         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2378         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2379                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2380                         /*
2381                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2382                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2383                          */
2384                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2385                             pc)) {
2386                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2387                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2388                                     pc_list);
2389                         }
2390                         return;
2391                 }
2392         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2393         free_pv_chunk(pc);
2394 }
2395
2396 static void
2397 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2398 {
2399         vm_page_t m;
2400
2401         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2402         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2403         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2404         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2405         /* entire chunk is free, return it */
2406         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2407         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2408         vm_page_unwire(m, 0);
2409         vm_page_free(m);
2410         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2411 }
2412
2413 /*
2414  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2415  * when needed.
2416  */
2417 static pv_entry_t
2418 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2419 {
2420         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2421         static struct timeval lastprint;
2422         int bit, field;
2423         pv_entry_t pv;
2424         struct pv_chunk *pc;
2425         vm_page_t m;
2426
2427         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2428         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2429         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2430         pv_entry_count++;
2431         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2432                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2433                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2434                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2435                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2436 retry:
2437         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2438         if (pc != NULL) {
2439                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2440                         if (pc->pc_map[field]) {
2441                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2442                                 break;
2443                         }
2444                 }
2445                 if (field < _NPCM) {
2446                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2447                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2448                         /* If this was the last item, move it to tail */
2449                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2450                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2451                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2452                                         return (pv);    /* not full, return */
2453                                 }
2454                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2455                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2456                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2457                         return (pv);
2458                 }
2459         }
2460         /*
2461          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2462          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2463          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2464          */
2465         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2466             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2467                 if (try) {
2468                         pv_entry_count--;
2469                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2470                         return (NULL);
2471                 }
2472                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2473                 if (m == NULL)
2474                         goto retry;
2475         }
2476         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2477         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2478         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2479         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2480         pc->pc_pmap = pmap;
2481         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2482         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2483                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2484         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2485         pv = &pc->pc_pventry[0];
2486         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2487         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2488         return (pv);
2489 }
2490
2491 static __inline pv_entry_t
2492 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2493 {
2494         pv_entry_t pv;
2495
2496         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2497         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2498                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2499                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2500                         break;
2501                 }
2502         }
2503         return (pv);
2504 }
2505
2506 static void
2507 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2508 {
2509         struct md_page *pvh;
2510         pv_entry_t pv;
2511         vm_offset_t va_last;
2512         vm_page_t m;
2513
2514         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2515         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2516             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2517
2518         /*
2519          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2520          * page's pv list.
2521          */
2522         pvh = pa_to_pvh(pa);
2523         va = trunc_4mpage(va);
2524         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2525         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2526         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2527         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2528         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2529         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2530         do {
2531                 m++;
2532                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2533                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2534                 va += PAGE_SIZE;
2535                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2536         } while (va < va_last);
2537 }
2538
2539 static void
2540 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2541 {
2542         struct md_page *pvh;
2543         pv_entry_t pv;
2544         vm_offset_t va_last;
2545         vm_page_t m;
2546
2547         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2548         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2549             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2550
2551         /*
2552          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2553          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2554          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2555          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2556          * removes one of the mappings that is being promoted.
2557          */
2558         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2559         va = trunc_4mpage(va);
2560         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2561         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2562         pvh = pa_to_pvh(pa);
2563         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2564         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2565         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2566         do {
2567                 m++;
2568                 va += PAGE_SIZE;
2569                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2570         } while (va < va_last);
2571 }
2572
2573 static void
2574 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2575 {
2576         pv_entry_t pv;
2577
2578         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2579         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2580         free_pv_entry(pmap, pv);
2581 }
2582
2583 static void
2584 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2585 {
2586         struct md_page *pvh;
2587
2588         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2589         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2590         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2591                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2592                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2593                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2594         }
2595 }
2596
2597 /*
2598  * Create a pv entry for page at pa for
2599  * (pmap, va).
2600  */
2601 static void
2602 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2603 {
2604         pv_entry_t pv;
2605
2606         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2607         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2608         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2609         pv->pv_va = va;
2610         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2611 }
2612
2613 /*
2614  * Conditionally create a pv entry.
2615  */
2616 static boolean_t
2617 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2618 {
2619         pv_entry_t pv;
2620
2621         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2622         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2623         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2624             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2625                 pv->pv_va = va;
2626                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2627                 return (TRUE);
2628         } else
2629                 return (FALSE);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2634  */
2635 static boolean_t
2636 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2637 {
2638         struct md_page *pvh;
2639         pv_entry_t pv;
2640
2641         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2642         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2643             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2644                 pv->pv_va = va;
2645                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2646                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
2647                 return (TRUE);
2648         } else
2649                 return (FALSE);
2650 }
2651
2652 /*
2653  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2654  */
2655 static void
2656 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2657 {
2658         pt_entry_t *pte;
2659
2660         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2661                 *pte = newpte;  
2662                 newpte += PAGE_SIZE;
2663         }
2664 }
2665
2666 /*
2667  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2668  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2669  */
2670 static boolean_t
2671 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2672 {
2673         pd_entry_t newpde, oldpde;
2674         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2675         vm_paddr_t mptepa;
2676         vm_page_t mpte;
2677         struct spglist free;
2678
2679         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2680         oldpde = *pde;
2681         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2682             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2683         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2684             NULL)
2685                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2686         else {
2687                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2688                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2689                     " is missing"));
2690
2691                 /*
2692                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2693                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2694                  * allocation of the new page table page fails.
2695                  */
2696                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2697                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2698                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2699                         SLIST_INIT(&free);
2700                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2701                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2702                         pmap_free_zero_pages(&free);
2703                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2704                             " in pmap %p", va, pmap);
2705                         return (FALSE);
2706                 }
2707                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2708                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2709         }
2710         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2711
2712         /*
2713          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2714          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2715          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2716          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2717          */
2718         if (va >= KERNBASE)
2719                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2720         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2721                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2722                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2723 #ifdef SMP
2724                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2725 #endif
2726                         invlcaddr(PADDR1);
2727                         PMAP1changed++;
2728                 } else
2729 #ifdef SMP
2730                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2731                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2732                         invlcaddr(PADDR1);
2733                         PMAP1changedcpu++;
2734                 } else
2735 #endif
2736                         PMAP1unchanged++;
2737                 firstpte = PADDR1;
2738         } else {
2739                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2740                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2741                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2742                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2743                 }
2744                 firstpte = PADDR2;
2745         }
2746         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2747         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2748             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2749         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2750             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2751         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2752         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2753                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2754
2755         /*
2756          * If the page table page is new, initialize it.
2757          */
2758         if (mpte->wire_count == 1) {
2759                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2760                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2761         }
2762         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2763             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2764             " addresses"));
2765
2766         /*
2767          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2768          * entries.
2769          */ 
2770         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2771                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2772         
2773         /*
2774          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2775          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2776          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2777          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2778          * the read above and the store below. 
2779          */
2780         if (workaround_erratum383)
2781                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2782         else if (pmap == kernel_pmap)
2783                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2784         else
2785                 pde_store(pde, newpde); 
2786         if (firstpte == PADDR2)
2787                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2788
2789         /*
2790          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2791          */
2792         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2793
2794         /*
2795          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2796          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2797          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2798          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2799          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2800          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2801          * the 2mpage to referencing the page table page.
2802          */
2803         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2804                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2805
2806         pmap_pde_demotions++;
2807         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2808             " in pmap %p", va, pmap);
2809         return (TRUE);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2814  */
2815 static void
2816 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2817 {
2818         pd_entry_t newpde;
2819         vm_paddr_t mptepa;
2820         vm_page_t mpte;
2821
2822         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2823         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2824         if (mpte == NULL)
2825                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2826
2827         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2828         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2829         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2830
2831         /*
2832          * Initialize the page table page.
2833          */
2834         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2835
2836         /*
2837          * Remove the mapping.
2838          */
2839         if (workaround_erratum383)
2840                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2841         else 
2842                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2843
2844         /*
2845          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2846          */
2847         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2848 }
2849
2850 /*
2851  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2852  */
2853 static void
2854 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2855     struct spglist *free)
2856 {
2857         struct md_page *pvh;
2858         pd_entry_t oldpde;
2859         vm_offset_t eva, va;
2860         vm_page_t m, mpte;
2861
2862         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2863         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2864             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2865         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2866         if (oldpde & PG_W)
2867                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2868
2869         /*
2870          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2871          * PG_G.
2872          */
2873         if (oldpde & PG_G)
2874                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2875         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2876         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2877                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2878                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2879                 eva = sva + NBPDR;
2880                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2881                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2882                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2883                                 vm_page_dirty(m);
2884                         if (oldpde & PG_A)
2885                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2886                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2887                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2888                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2889                 }
2890         }
2891         if (pmap == kernel_pmap) {
2892                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2893         } else {
2894                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2895                 if (mpte != NULL) {
2896                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2897                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2898                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2899                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2900                         mpte->wire_count = 0;
2901                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2902                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2903                 }
2904         }
2905 }
2906
2907 /*
2908  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2909  */
2910 static int
2911 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2912     struct spglist *free)
2913 {
2914         pt_entry_t oldpte;
2915         vm_page_t m;
2916
2917         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2918         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2919         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2920         KASSERT(oldpte != 0,
2921             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2922         if (oldpte & PG_W)
2923                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2924         /*
2925          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2926          * PG_G.
2927          */
2928         if (oldpte & PG_G)
2929                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2930         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2931         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2932                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2933                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2934                         vm_page_dirty(m);
2935                 if (oldpte & PG_A)
2936                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2937                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2938         }
2939         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2940 }
2941
2942 /*
2943  * Remove a single page from a process address space
2944  */
2945 static void
2946 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2947 {
2948         pt_entry_t *pte;
2949
2950         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2951         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2952         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2953         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2954                 return;
2955         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2956         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2957 }
2958
2959 /*
2960  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2961  *
2962  *      It is assumed that the start and end are properly
2963  *      rounded to the page size.
2964  */
2965 void
2966 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2967 {
2968         vm_offset_t pdnxt;
2969         pd_entry_t ptpaddr;
2970         pt_entry_t *pte;
2971         struct spglist free;
2972         int anyvalid;
2973
2974         /*
2975          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2976          */
2977         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2978                 return;
2979
2980         anyvalid = 0;
2981         SLIST_INIT(&free);
2982
2983         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2984         sched_pin();
2985         PMAP_LOCK(pmap);
2986
2987         /*
2988          * special handling of removing one page.  a very
2989          * common operation and easy to short circuit some
2990          * code.
2991          */
2992         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2993             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2994                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2995                 goto out;
2996         }
2997
2998         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2999                 u_int pdirindex;
3000
3001                 /*
3002                  * Calculate index for next page table.
3003                  */
3004                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3005                 if (pdnxt < sva)
3006                         pdnxt = eva;
3007                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
3008                         break;
3009
3010                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3011                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3012
3013                 /*
3014                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3015                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3016                  */
3017                 if (ptpaddr == 0)
3018                         continue;
3019
3020                 /*
3021                  * Check for large page.
3022                  */
3023                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3024                         /*
3025                          * Are we removing the entire large page?  If not,
3026                          * demote the mapping and fall through.
3027                          */
3028                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3029                                 /*
3030                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3031                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
3032                                  */
3033                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
3034                                         anyvalid = 1;
3035                                 pmap_remove_pde(pmap,
3036                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
3037                                 continue;
3038                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3039                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3040                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3041                                 continue;
3042                         }
3043                 }
3044
3045                 /*
3046                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3047                  * by the current page table page, or to the end of the
3048                  * range being removed.
3049                  */
3050                 if (pdnxt > eva)
3051                         pdnxt = eva;
3052
3053                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3054                     sva += PAGE_SIZE) {
3055                         if (*pte == 0)
3056                                 continue;
3057
3058                         /*
3059                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
3060                          * by pmap_remove_pte().
3061                          */
3062                         if ((*pte & PG_G) == 0)
3063                                 anyvalid = 1;
3064                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
3065                                 break;
3066                 }
3067         }
3068 out:
3069         sched_unpin();
3070         if (anyvalid)
3071                 pmap_invalidate_all(pmap);
3072         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3073         PMAP_UNLOCK(pmap);
3074         pmap_free_zero_pages(&free);
3075 }
3076
3077 /*
3078  *      Routine:        pmap_remove_all
3079  *      Function:
3080  *              Removes this physical page from
3081  *              all physical maps in which it resides.
3082  *              Reflects back modify bits to the pager.
3083  *
3084  *      Notes:
3085  *              Original versions of this routine were very
3086  *              inefficient because they iteratively called
3087  *              pmap_remove (slow...)
3088  */
3089
3090 void
3091 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3092 {
3093         struct md_page *pvh;
3094         pv_entry_t pv;
3095         pmap_t pmap;
3096         pt_entry_t *pte, tpte;
3097         pd_entry_t *pde;
3098         vm_offset_t va;
3099         struct spglist free;
3100
3101         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
3102             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
3103         SLIST_INIT(&free);
3104         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3105         sched_pin();
3106         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3107                 goto small_mappings;
3108         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3109         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
3110                 va = pv->pv_va;
3111                 pmap = PV_PMAP(pv);
3112                 PMAP_LOCK(pmap);
3113                 pde = pmap_pde(pmap, va);
3114                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
3115                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3116         }
3117 small_mappings:
3118         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3119                 pmap = PV_PMAP(pv);
3120                 PMAP_LOCK(pmap);
3121                 pmap->pm_stats.resident_count--;
3122                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
3123                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
3124                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
3125                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3126                 tpte = pte_load_clear(pte);
3127                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
3128                     pmap, pv->pv_va));
3129                 if (tpte & PG_W)
3130                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3131                 if (tpte & PG_A)
3132                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3133
3134                 /*
3135                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3136                  */
3137                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3138                         vm_page_dirty(m);
3139                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3140                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3141                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3142                 free_pv_entry(pmap, pv);
3143                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3144         }
3145         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3146         sched_unpin();
3147         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3148         pmap_free_zero_pages(&free);
3149 }
3150
3151 /*
3152  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3153  */
3154 static boolean_t
3155 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3156 {
3157         pd_entry_t newpde, oldpde;
3158         vm_offset_t eva, va;
3159         vm_page_t m;
3160         boolean_t anychanged;
3161
3162         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3163         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3164             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3165         anychanged = FALSE;
3166 retry:
3167         oldpde = newpde = *pde;
3168         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3169                 eva = sva + NBPDR;
3170                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3171                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3172                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3173                                 vm_page_dirty(m);
3174         }
3175         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3176                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3177 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3178         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3179                 newpde |= pg_nx;
3180 #endif
3181         if (newpde != oldpde) {
3182                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3183                         goto retry;
3184                 if (oldpde & PG_G)
3185                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3186                 else
3187                         anychanged = TRUE;
3188         }
3189         return (anychanged);
3190 }
3191
3192 /*
3193  *      Set the physical protection on the
3194  *      specified range of this map as requested.
3195  */
3196 void
3197 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3198 {
3199         vm_offset_t pdnxt;
3200         pd_entry_t ptpaddr;
3201         pt_entry_t *pte;
3202         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3203
3204         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3205         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3206                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3207                 return;
3208         }
3209
3210 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3211         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3212             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3213                 return;
3214 #else
3215         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3216                 return;
3217 #endif
3218
3219         if (pmap_is_current(pmap))
3220                 pv_lists_locked = FALSE;
3221         else {
3222                 pv_lists_locked = TRUE;
3223 resume:
3224                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3225                 sched_pin();
3226         }
3227         anychanged = FALSE;
3228
3229         PMAP_LOCK(pmap);
3230         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3231                 pt_entry_t obits, pbits;
3232                 u_int pdirindex;
3233
3234                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3235                 if (pdnxt < sva)
3236                         pdnxt = eva;
3237
3238                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3239                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3240
3241                 /*
3242                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3243                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3244                  */
3245                 if (ptpaddr == 0)
3246                         continue;
3247
3248                 /*
3249                  * Check for large page.
3250                  */
3251                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3252                         /*
3253                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3254                          * demote the mapping and fall through.
3255                          */
3256                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3257                                 /*
3258                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3259                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3260                                  */
3261                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3262                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3263                                         anychanged = TRUE;
3264                                 continue;
3265                         } else {
3266                                 if (!pv_lists_locked) {
3267                                         pv_lists_locked = TRUE;
3268                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3269                                                 if (anychanged)
3270                                                         pmap_invalidate_all(
3271                                                             pmap);
3272                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3273                                                 goto resume;
3274                                         }
3275                                         sched_pin();
3276                                 }
3277                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3278                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3279                                         /*
3280                                          * The large page mapping was
3281                                          * destroyed.
3282                                          */
3283                                         continue;
3284                                 }
3285                         }
3286                 }
3287
3288                 if (pdnxt > eva)
3289                         pdnxt = eva;
3290
3291                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3292                     sva += PAGE_SIZE) {
3293                         vm_page_t m;
3294
3295 retry:
3296                         /*
3297                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3298                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3299                          * significant 32 bits.
3300                          */
3301                         obits = pbits = *pte;
3302                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3303                                 continue;
3304
3305                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3306                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3307                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3308                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3309                                         vm_page_dirty(m);
3310                                 }
3311                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3312                         }
3313 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3314                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3315                                 pbits |= pg_nx;
3316 #endif
3317
3318                         if (pbits != obits) {
3319 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3320                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3321                                         goto retry;
3322 #else
3323                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3324                                     pbits))
3325                                         goto retry;
3326 #endif
3327                                 if (obits & PG_G)
3328                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3329                                 else
3330                                         anychanged = TRUE;
3331                         }
3332                 }
3333         }
3334         if (anychanged)
3335                 pmap_invalidate_all(pmap);
3336         if (pv_lists_locked) {
3337                 sched_unpin();
3338                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3339         }
3340         PMAP_UNLOCK(pmap);
3341 }
3342
3343 /*
3344  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3345  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3346  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3347  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3348  * mappings must have identical characteristics.
3349  *
3350  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3351  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3352  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3353  * pmap.
3354  */
3355 static void
3356 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3357 {
3358         pd_entry_t newpde;
3359         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3360         vm_offset_t oldpteva;
3361         vm_page_t mpte;
3362
3363         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3364
3365         /*
3366          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3367          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3368          * within a 2- or 4MB page.
3369          */
3370         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3371 setpde:
3372         newpde = *firstpte;
3373         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3374                 pmap_pde_p_failures++;
3375                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3376                     " in pmap %p", va, pmap);
3377                 return;
3378         }
3379         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3380                 pmap_pde_p_failures++;
3381                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3382                     " in pmap %p", va, pmap);
3383                 return;
3384         }
3385         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3386                 /*
3387                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3388                  * a TLB invalidation.
3389                  */
3390                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3391                     ~PG_RW))  
3392                         goto setpde;
3393                 newpde &= ~PG_RW;
3394         }
3395
3396         /* 
3397          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3398          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3399          * characteristics to the first PTE.
3400          */
3401         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3402         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3403 setpte:
3404                 oldpte = *pte;
3405                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3406                         pmap_pde_p_failures++;
3407                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3408                             " in pmap %p", va, pmap);
3409                         return;
3410                 }
3411                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3412                         /*
3413                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3414                          * without a TLB invalidation.
3415                          */
3416                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3417                             oldpte & ~PG_RW))
3418                                 goto setpte;
3419                         oldpte &= ~PG_RW;
3420                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3421                             (va & ~PDRMASK);
3422                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3423                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3424                 }
3425                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3426                         pmap_pde_p_failures++;
3427                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3428                             " in pmap %p", va, pmap);
3429                         return;
3430                 }
3431                 pa -= PAGE_SIZE;
3432         }
3433
3434         /*
3435          * Save the page table page in its current state until the PDE
3436          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3437          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3438          */
3439         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3440         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3441             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3442             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3443         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3444             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3445         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3446                 pmap_pde_p_failures++;
3447                 CTR2(KTR_PMAP,
3448                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3449                     pmap);
3450                 return;
3451         }
3452
3453         /*
3454          * Promote the pv entries.
3455          */
3456         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3457                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3458
3459         /*
3460          * Propagate the PAT index to its proper position.
3461          */
3462         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3463                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3464
3465         /*
3466          * Map the superpage.
3467          */
3468         if (workaround_erratum383)
3469                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3470         else if (pmap == kernel_pmap)
3471                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3472         else
3473                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3474
3475         pmap_pde_promotions++;
3476         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3477             " in pmap %p", va, pmap);
3478 }
3479
3480 /*
3481  *      Insert the given physical page (p) at
3482  *      the specified virtual address (v) in the
3483  *      target physical map with the protection requested.
3484  *
3485  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3486  *      that the related pte can not be reclaimed.
3487  *
3488  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3489  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3490  *      insert this page into the given map NOW.
3491  */
3492 int
3493 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3494     u_int flags, int8_t psind)
3495 {
3496         pd_entry_t *pde;
3497         pt_entry_t *pte;
3498         pt_entry_t newpte, origpte;
3499         pv_entry_t pv;
3500         vm_paddr_t opa, pa;
3501         vm_page_t mpte, om;
3502         boolean_t invlva, wired;
3503
3504         va = trunc_page(va);
3505         mpte = NULL;
3506         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3507
3508         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3509         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3510             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3511             va));
3512         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3513                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3514
3515         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3516         PMAP_LOCK(pmap);
3517         sched_pin();
3518
3519         /*
3520          * In the case that a page table page is not
3521          * resident, we are creating it here.
3522          */
3523         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3524                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3525                 if (mpte == NULL) {
3526                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3527                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3528                         sched_unpin();
3529                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3530                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3531                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3532                 }
3533         }
3534
3535         pde = pmap_pde(pmap, va);
3536         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3537                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3538         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3539
3540         /*
3541          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3542          */
3543         if (pte == NULL) {
3544                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3545                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3546         }
3547
3548         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3549         om = NULL;
3550         origpte = *pte;
3551         opa = origpte & PG_FRAME;
3552
3553         /*
3554          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3555          */
3556         if (origpte && (opa == pa)) {
3557                 /*
3558                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3559                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3560                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3561                  * the PT page will be also.
3562                  */
3563                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3564                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3565                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3566                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3567
3568                 /*
3569                  * Remove extra pte reference
3570                  */
3571                 if (mpte)
3572                         mpte->wire_count--;
3573
3574                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3575                         om = m;
3576                         pa |= PG_MANAGED;
3577                 }
3578                 goto validate;
3579         } 
3580
3581         pv = NULL;
3582
3583         /*
3584          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3585          * handle validating new mapping.
3586          */
3587         if (opa) {
3588                 if (origpte & PG_W)
3589                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3590                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3591                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3592                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3593                 }
3594                 if (mpte != NULL) {
3595                         mpte->wire_count--;
3596                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3597                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3598                              " va: 0x%x", va));
3599                 }
3600         } else
3601                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3602
3603         /*
3604          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3605          */
3606         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3607                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3608                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3609                 if (pv == NULL)
3610                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3611                 pv->pv_va = va;
3612                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3613                 pa |= PG_MANAGED;
3614         } else if (pv != NULL)
3615                 free_pv_entry(pmap, pv);
3616
3617         /*
3618          * Increment counters
3619          */
3620         if (wired)
3621                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3622
3623 validate:
3624         /*
3625          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3626          */
3627         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3628         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3629                 newpte |= PG_RW;
3630                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3631                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3632         }
3633 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3634         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3635                 newpte |= pg_nx;
3636 #endif
3637         if (wired)
3638                 newpte |= PG_W;
3639         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3640                 newpte |= PG_U;
3641         if (pmap == kernel_pmap)
3642                 newpte |= pgeflag;
3643
3644         /*
3645          * if the mapping or permission bits are different, we need
3646          * to update the pte.
3647          */
3648         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3649                 newpte |= PG_A;
3650                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3651                         newpte |= PG_M;
3652                 if (origpte & PG_V) {
3653                         invlva = FALSE;
3654                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3655                         if (origpte & PG_A) {
3656                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3657                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3658                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3659                                         invlva = TRUE;
3660 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3661                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3662                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3663                                         invlva = TRUE;
3664 #endif
3665                         }
3666                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3667                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3668                                         vm_page_dirty(om);
3669                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3670                                         invlva = TRUE;
3671                         }
3672                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3673                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3674                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3675                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3676                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3677                         if (invlva)
3678                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3679                 } else
3680                         pte_store(pte, newpte);
3681         }
3682
3683         /*
3684          * If both the page table page and the reservation are fully
3685          * populated, then attempt promotion.
3686          */
3687         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3688             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3689             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3690                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3691
3692         sched_unpin();
3693         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3694         PMAP_UNLOCK(pmap);
3695         return (KERN_SUCCESS);
3696 }
3697
3698 /*
3699  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3700  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3701  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3702  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3703  */
3704 static boolean_t
3705 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3706 {
3707         pd_entry_t *pde, newpde;
3708
3709         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3710         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3711         pde = pmap_pde(pmap, va);
3712         if (*pde != 0) {
3713                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3714                     " in pmap %p", va, pmap);
3715                 return (FALSE);
3716         }
3717         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3718             PG_PS | PG_V;
3719         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3720                 newpde |= PG_MANAGED;
3721
3722                 /*
3723                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3724                  */
3725                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3726                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3727                             " in pmap %p", va, pmap);
3728                         return (FALSE);
3729                 }
3730         }
3731 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3732         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3733                 newpde |= pg_nx;
3734 #endif
3735         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3736                 newpde |= PG_U;
3737
3738         /*
3739          * Increment counters.
3740          */
3741         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3742
3743         /*
3744          * Map the superpage.
3745          */
3746         pde_store(pde, newpde);
3747
3748         pmap_pde_mappings++;
3749         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3750             " in pmap %p", va, pmap);
3751         return (TRUE);
3752 }
3753
3754 /*
3755  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3756  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3757  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3758  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3759  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3760  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3761  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3762  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3763  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3764  * corresponding offset from m_start are mapped.
3765  */
3766 void
3767 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3768     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3769 {
3770         vm_offset_t va;
3771         vm_page_t m, mpte;
3772         vm_pindex_t diff, psize;
3773
3774         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3775
3776         psize = atop(end - start);
3777         mpte = NULL;
3778         m = m_start;
3779         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3780         PMAP_LOCK(pmap);
3781         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3782                 va = start + ptoa(diff);
3783                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3784                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3785                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3786                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3787                 else
3788                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3789                             mpte);
3790                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3791         }
3792         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3793         PMAP_UNLOCK(pmap);
3794 }
3795
3796 /*
3797  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3798  * 1. Current pmap & pmap exists.
3799  * 2. Not wired.
3800  * 3. Read access.
3801  * 4. No page table pages.
3802  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3803  */
3804
3805 void
3806 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3807 {
3808
3809         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3810         PMAP_LOCK(pmap);
3811         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3812         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3813         PMAP_UNLOCK(pmap);
3814 }
3815
3816 static vm_page_t
3817 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3818     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3819 {
3820         pt_entry_t *pte;
3821         vm_paddr_t pa;
3822         struct spglist free;
3823
3824         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3825             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3826             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3827         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3828         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3829
3830         /*
3831          * In the case that a page table page is not
3832          * resident, we are creating it here.
3833          */
3834         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3835                 u_int ptepindex;
3836                 pd_entry_t ptepa;
3837
3838                 /*
3839                  * Calculate pagetable page index
3840                  */
3841                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3842                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3843                         mpte->wire_count++;
3844                 } else {
3845                         /*
3846                          * Get the page directory entry
3847                          */
3848                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3849
3850                         /*
3851                          * If the page table page is mapped, we just increment
3852                          * the hold count, and activate it.
3853                          */
3854                         if (ptepa) {
3855                                 if (ptepa & PG_PS)
3856                                         return (NULL);
3857                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3858                                 mpte->wire_count++;
3859                         } else {
3860                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3861                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3862                                 if (mpte == NULL)
3863                                         return (mpte);
3864                         }
3865                 }
3866         } else {
3867                 mpte = NULL;
3868         }
3869
3870         /*
3871          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3872          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3873          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3874          * But that isn't as quick as vtopte.
3875          */
3876         pte = vtopte(va);
3877         if (*pte) {
3878                 if (mpte != NULL) {
3879                         mpte->wire_count--;
3880                         mpte = NULL;
3881                 }
3882                 return (mpte);
3883         }
3884
3885         /*
3886          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3887          */
3888         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3889             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3890                 if (mpte != NULL) {
3891                         SLIST_INIT(&free);
3892                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3893                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3894                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3895                         }
3896                         
3897                         mpte = NULL;
3898                 }
3899                 return (mpte);
3900         }
3901
3902         /*
3903          * Increment counters
3904          */
3905         pmap->pm_stats.resident_count++;
3906
3907         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3908 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3909         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3910                 pa |= pg_nx;
3911 #endif
3912
3913         /*
3914          * Now validate mapping with RO protection
3915          */
3916         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3917                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3918         else
3919                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3920         return (mpte);
3921 }
3922
3923 /*
3924  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3925  * to be used for panic dumps.
3926  */
3927 void *
3928 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3929 {
3930         vm_offset_t va;
3931
3932         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3933         pmap_kenter(va, pa);
3934         invlpg(va);
3935         return ((void *)crashdumpmap);
3936 }
3937
3938 /*
3939  * This code maps large physical mmap regions into the
3940  * processor address space.  Note that some shortcuts
3941  * are taken, but the code works.
3942  */
3943 void
3944 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3945     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3946 {
3947         pd_entry_t *pde;
3948         vm_paddr_t pa, ptepa;
3949         vm_page_t p;
3950         int pat_mode;
3951
3952         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3953         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3954             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3955         if (pseflag && 
3956             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3957                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3958                         return;
3959                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3960                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3961                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3962                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3963
3964                 /*
3965                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3966                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3967                  */
3968                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3969                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3970                         return;
3971
3972                 /*
3973                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3974                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3975                  * memory attributes.
3976                  */
3977                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3978                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3979                     pa += PAGE_SIZE) {
3980                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3981                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3982                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3983                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3984                                 return;
3985                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3986                 }
3987
3988                 /*
3989                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3990                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3991                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3992                  */
3993                 PMAP_LOCK(pmap);
3994                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3995                     size; pa += NBPDR) {
3996                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3997                         if (*pde == 0) {
3998                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3999                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
4000                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
4001                                     PAGE_SIZE;
4002                                 pmap_pde_mappings++;
4003                         }
4004                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
4005                         addr += NBPDR;
4006                 }
4007                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4008         }
4009 }
4010
4011 /*
4012  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
4013  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
4014  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
4015  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
4016  *
4017  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
4018  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
4019  */
4020 void
4021 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4022 {
4023         vm_offset_t pdnxt;
4024         pd_entry_t *pde;
4025         pt_entry_t *pte;
4026         boolean_t pv_lists_locked;
4027
4028         if (pmap_is_current(pmap))
4029                 pv_lists_locked = FALSE;
4030         else {
4031                 pv_lists_locked = TRUE;
4032 resume:
4033                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4034                 sched_pin();
4035         }
4036         PMAP_LOCK(pmap);
4037         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4038                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4039                 if (pdnxt < sva)
4040                         pdnxt = eva;
4041                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4042                 if ((*pde & PG_V) == 0)
4043                         continue;
4044                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
4045                         if ((*pde & PG_W) == 0)
4046                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
4047                                     (uintmax_t)*pde);
4048
4049                         /*
4050                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
4051                          * demote the mapping and fall through.
4052                          */
4053                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
4054                                 /*
4055                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
4056                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
4057                                  * significant 32 bits.
4058                                  */
4059                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
4060                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
4061                                     PAGE_SIZE;
4062                                 continue;
4063                         } else {
4064                                 if (!pv_lists_locked) {
4065                                         pv_lists_locked = TRUE;
4066                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4067                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4068                                                 /* Repeat sva. */
4069                                                 goto resume;
4070                                         }
4071                                         sched_pin();
4072                                 }
4073                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
4074                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
4075                         }
4076                 }
4077                 if (pdnxt > eva)
4078                         pdnxt = eva;
4079                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4080                     sva += PAGE_SIZE) {
4081                         if ((*pte & PG_V) == 0)
4082                                 continue;
4083                         if ((*pte & PG_W) == 0)
4084                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
4085                                     (uintmax_t)*pte);
4086
4087                         /*
4088                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
4089                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
4090                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
4091                          *
4092                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
4093                          */
4094                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
4095                         pmap->pm_stats.wired_count--;
4096                 }
4097         }
4098         if (pv_lists_locked) {
4099                 sched_unpin();
4100                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4101         }
4102         PMAP_UNLOCK(pmap);
4103 }
4104
4105
4106 /*
4107  *      Copy the range specified by src_addr/len
4108  *      from the source map to the range dst_addr/len
4109  *      in the destination map.
4110  *
4111  *      This routine is only advisory and need not do anything.
4112  */
4113
4114 void
4115 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
4116     vm_offset_t src_addr)
4117 {
4118         struct spglist free;
4119         vm_offset_t addr;
4120         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
4121         vm_offset_t pdnxt;
4122
4123         if (dst_addr != src_addr)
4124                 return;
4125
4126         if (!pmap_is_current(src_pmap))
4127                 return;
4128
4129         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4130         if (dst_pmap < src_pmap) {
4131                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4132                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4133         } else {
4134                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4135                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4136         }
4137         sched_pin();
4138         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4139                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4140                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4141                 pd_entry_t srcptepaddr;
4142                 u_int ptepindex;
4143
4144                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4145                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4146
4147                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4148                 if (pdnxt < addr)
4149                         pdnxt = end_addr;
4150                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4151
4152                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4153                 if (srcptepaddr == 0)
4154                         continue;
4155                         
4156                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4157                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4158                                 continue;
4159                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4160                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4161                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4162                             PG_PS_FRAME))) {
4163                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4164                                     ~PG_W;
4165                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4166                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4167                         }
4168                         continue;
4169                 }
4170
4171                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4172                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4173                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4174
4175                 if (pdnxt > end_addr)
4176                         pdnxt = end_addr;
4177
4178                 src_pte = vtopte(addr);
4179                 while (addr < pdnxt) {
4180                         pt_entry_t ptetemp;
4181                         ptetemp = *src_pte;
4182                         /*
4183                          * we only virtual copy managed pages
4184                          */
4185                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4186                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4187                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4188                                 if (dstmpte == NULL)
4189                                         goto out;
4190                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4191                                 if (*dst_pte == 0 &&
4192                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4193                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4194                                         /*
4195                                          * Clear the wired, modified, and
4196                                          * accessed (referenced) bits
4197                                          * during the copy.
4198                                          */
4199                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4200                                             PG_A);
4201                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4202                                 } else {
4203                                         SLIST_INIT(&free);
4204                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4205                                             &free)) {
4206                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4207                                                     addr);
4208                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4209                                         }
4210                                         goto out;
4211                                 }
4212                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4213                                         break;
4214                         }
4215                         addr += PAGE_SIZE;
4216                         src_pte++;
4217                 }
4218         }
4219 out:
4220         sched_unpin();
4221         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4222         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4223         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4224 }       
4225
4226 static __inline void
4227 pagezero(void *page)
4228 {
4229 #if defined(I686_CPU)
4230         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4231 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4232                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4233                         sse2_pagezero(page);
4234                 else
4235 #endif
4236                         i686_pagezero(page);
4237         } else
4238 #endif
4239                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4240 }
4241
4242 /*
4243  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4244  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4245  */
4246 void
4247 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4248 {
4249         struct sysmaps *sysmaps;
4250
4251         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4252         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4253         if (*sysmaps->CMAP2)
4254                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4255         sched_pin();
4256         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4257             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4258         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4259         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4260         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4261         sched_unpin();
4262         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4263 }
4264
4265 /*
4266  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4267  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4268  *
4269  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4270  */
4271 void
4272 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4273 {
4274         struct sysmaps *sysmaps;
4275
4276         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4277         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4278         if (*sysmaps->CMAP2)
4279                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4280         sched_pin();
4281         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4282             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4283         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4284         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4285                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4286         else
4287                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4288         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4289         sched_unpin();
4290         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4291 }
4292
4293 /*
4294  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4295  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4296  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4297  *      outside of Giant.
4298  */
4299 void
4300 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4301 {
4302
4303         if (*CMAP3)
4304                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4305         sched_pin();
4306         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4307             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4308         invlcaddr(CADDR3);
4309         pagezero(CADDR3);
4310         *CMAP3 = 0;
4311         sched_unpin();
4312 }
4313
4314 /*
4315  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4316  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4317  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4318  *      time.
4319  */
4320 void
4321 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4322 {
4323         struct sysmaps *sysmaps;
4324
4325         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4326         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4327         if (*sysmaps->CMAP1)
4328                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4329         if (*sysmaps->CMAP2)
4330                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4331         sched_pin();
4332         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4333             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4334         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4335         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4336             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4337         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4338         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4339         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4340         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4341         sched_unpin();
4342         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4343 }
4344
4345 int unmapped_buf_allowed = 1;
4346
4347 void
4348 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4349     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4350 {
4351         struct sysmaps *sysmaps;
4352         vm_page_t a_pg, b_pg;
4353         char *a_cp, *b_cp;
4354         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4355         int cnt;
4356
4357         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4358         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4359         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4360                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4361         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4362                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4363         sched_pin();
4364         while (xfersize > 0) {
4365                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4366                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4367                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4368                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4369                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4370                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4371                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4372                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4373                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4374                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4375                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4376                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4377                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4378                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4379                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4380                 a_offset += cnt;
4381                 b_offset += cnt;
4382                 xfersize -= cnt;
4383         }
4384         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4385         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4386         sched_unpin();
4387         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4388 }
4389
4390 /*
4391  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4392  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4393  * be changed upwards or downwards in the future; it
4394  * is only necessary that true be returned for a small
4395  * subset of pmaps for proper page aging.
4396  */
4397 boolean_t
4398 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4399 {
4400         struct md_page *pvh;
4401         pv_entry_t pv;
4402         int loops = 0;
4403         boolean_t rv;
4404
4405         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4406             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4407         rv = FALSE;
4408         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4409         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4410                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4411                         rv = TRUE;
4412                         break;
4413                 }
4414                 loops++;
4415                 if (loops >= 16)
4416                         break;
4417         }
4418         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4419                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4420                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4421                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4422                                 rv = TRUE;
4423                                 break;
4424                         }
4425                         loops++;
4426                         if (loops >= 16)
4427                                 break;
4428                 }
4429         }
4430         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4431         return (rv);
4432 }
4433
4434 /*
4435  *      pmap_page_wired_mappings:
4436  *
4437  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4438  *      that are wired.
4439  */
4440 int
4441 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4442 {
4443         int count;
4444
4445         count = 0;
4446         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4447                 return (count);
4448         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4449         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4450         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4451             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4452                 count);
4453         }
4454         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4455         return (count);
4456 }
4457
4458 /*
4459  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4460  *
4461  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4462  */
4463 static int
4464 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4465 {
4466         pmap_t pmap;
4467         pt_entry_t *pte;
4468         pv_entry_t pv;
4469
4470         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4471         sched_pin();
4472         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4473                 pmap = PV_PMAP(pv);
4474                 PMAP_LOCK(pmap);
4475                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4476                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4477                         count++;
4478                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4479         }
4480         sched_unpin();
4481         return (count);
4482 }
4483
4484 /*
4485  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4486  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4487  */
4488 boolean_t
4489 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4490 {
4491         boolean_t rv;
4492
4493         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4494                 return (FALSE);
4495         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4496         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4497             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4498             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4499         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4500         return (rv);
4501 }
4502
4503 /*
4504  * Remove all pages from specified address space
4505  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4506  * is special cased for current process only, but
4507  * can have the more generic (and slightly slower)
4508  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4509  * in the case of running down an entire address space.
4510  */
4511 void
4512 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4513 {
4514         pt_entry_t *pte, tpte;
4515         vm_page_t m, mpte, mt;
4516         pv_entry_t pv;
4517         struct md_page *pvh;
4518         struct pv_chunk *pc, *npc;
4519         struct spglist free;
4520         int field, idx;
4521         int32_t bit;
4522         uint32_t inuse, bitmask;
4523         int allfree;
4524
4525         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4526                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4527                 return;
4528         }
4529         SLIST_INIT(&free);
4530         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4531         PMAP_LOCK(pmap);
4532         sched_pin();
4533         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4534                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4535                     pc->pc_pmap));
4536                 allfree = 1;
4537                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4538                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4539                         while (inuse != 0) {
4540                                 bit = bsfl(inuse);
4541                                 bitmask = 1UL << bit;
4542                                 idx = field * 32 + bit;
4543                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4544                                 inuse &= ~bitmask;
4545
4546                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4547                                 tpte = *pte;
4548                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4549                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4550                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4551                                 }
4552
4553                                 if (tpte == 0) {
4554                                         printf(
4555                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4556                                             pte, pv->pv_va);
4557                                         panic("bad pte");
4558                                 }
4559
4560 /*
4561  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4562  */
4563                                 if (tpte & PG_W) {
4564                                         allfree = 0;
4565                                         continue;
4566                                 }
4567
4568                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4569                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4570                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4571                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4572                                     (uintmax_t)tpte));
4573
4574                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4575                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4576                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4577                                     (uintmax_t)tpte));
4578
4579                                 pte_clear(pte);
4580
4581                                 /*
4582                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4583                                  */
4584                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4585                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4586                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4587                                                         vm_page_dirty(mt);
4588                                         } else
4589                                                 vm_page_dirty(m);
4590                                 }
4591
4592                                 /* Mark free */
4593                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4594                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4595                                 pv_entry_count--;
4596                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4597                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4598                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4599                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4600                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4601                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4602                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4603                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4604                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4605                                         }
4606                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4607                                         if (mpte != NULL) {
4608                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4609                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4610                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4611                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4612                                                 mpte->wire_count = 0;
4613                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4614                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4615                                         }
4616                                 } else {
4617                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4618                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4619                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4620                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4621                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4622                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4623                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4624                                         }
4625                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4626                                 }
4627                         }
4628                 }
4629                 if (allfree) {
4630                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4631                         free_pv_chunk(pc);
4632                 }
4633         }
4634         sched_unpin();
4635         pmap_invalidate_all(pmap);
4636         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4637         PMAP_UNLOCK(pmap);
4638         pmap_free_zero_pages(&free);
4639 }
4640
4641 /*
4642  *      pmap_is_modified:
4643  *
4644  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4645  *      in any physical maps.
4646  */
4647 boolean_t
4648 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4649 {
4650         boolean_t rv;
4651
4652         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4653             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4654
4655         /*
4656          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4657          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4658          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4659          */
4660         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4661         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4662                 return (FALSE);
4663         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4664         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4665             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4666             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4667         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4668         return (rv);
4669 }
4670
4671 /*
4672  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4673  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4674  * mappings are supported.
4675  */
4676 static boolean_t
4677 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4678 {
4679         pv_entry_t pv;
4680         pt_entry_t *pte;
4681         pmap_t pmap;
4682         boolean_t rv;
4683
4684         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4685         rv = FALSE;
4686         sched_pin();
4687         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4688                 pmap = PV_PMAP(pv);
4689                 PMAP_LOCK(pmap);
4690                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4691                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4692                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4693                 if (rv)
4694                         break;
4695         }
4696         sched_unpin();
4697         return (rv);
4698 }
4699
4700 /*
4701  *      pmap_is_prefaultable:
4702  *
4703  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4704  *      for prefault.
4705  */
4706 boolean_t
4707 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4708 {
4709         pd_entry_t *pde;
4710         pt_entry_t *pte;
4711         boolean_t rv;
4712
4713         rv = FALSE;
4714         PMAP_LOCK(pmap);
4715         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4716         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4717                 pte = vtopte(addr);
4718                 rv = *pte == 0;
4719         }
4720         PMAP_UNLOCK(pmap);
4721         return (rv);
4722 }
4723
4724 /*
4725  *      pmap_is_referenced:
4726  *
4727  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4728  *      in any physical maps.
4729  */
4730 boolean_t
4731 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4732 {
4733         boolean_t rv;
4734
4735         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4736             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4737         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4738         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4739             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4740             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4741         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4742         return (rv);
4743 }
4744
4745 /*
4746  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4747  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4748  */
4749 static boolean_t
4750 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4751 {
4752         pv_entry_t pv;
4753         pt_entry_t *pte;
4754         pmap_t pmap;
4755         boolean_t rv;
4756
4757         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4758         rv = FALSE;
4759         sched_pin();
4760         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4761                 pmap = PV_PMAP(pv);
4762                 PMAP_LOCK(pmap);
4763                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4764                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4765                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4766                 if (rv)
4767                         break;
4768         }
4769         sched_unpin();
4770         return (rv);
4771 }
4772
4773 /*
4774  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4775  */
4776 void
4777 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4778 {
4779         struct md_page *pvh;
4780         pv_entry_t next_pv, pv;
4781         pmap_t pmap;
4782         pd_entry_t *pde;
4783         pt_entry_t oldpte, *pte;
4784         vm_offset_t va;
4785
4786         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4787             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4788
4789         /*
4790          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4791          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4792          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4793          */
4794         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4795         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4796                 return;
4797         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4798         sched_pin();
4799         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4800                 goto small_mappings;
4801         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4802         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4803                 va = pv->pv_va;
4804                 pmap = PV_PMAP(pv);
4805                 PMAP_LOCK(pmap);
4806                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4807                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4808                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4809                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4810         }
4811 small_mappings:
4812         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4813                 pmap = PV_PMAP(pv);
4814                 PMAP_LOCK(pmap);
4815                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4816                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4817                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4818                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4819 retry:
4820                 oldpte = *pte;
4821                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4822                         /*
4823                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4824                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4825                          * significant 32 bits.
4826                          */
4827                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4828                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4829                                 goto retry;
4830                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4831                                 vm_page_dirty(m);
4832                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4833                 }
4834                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4835         }
4836         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4837         sched_unpin();
4838         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4839 }
4840
4841 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4842
4843 /*
4844  *      pmap_ts_referenced:
4845  *
4846  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4847  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4848  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4849  *      reference bits set.
4850  *
4851  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4852  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4853  *      optimal aging of shared pages.
4854  */
4855 int
4856 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4857 {
4858         struct md_page *pvh;
4859         pv_entry_t pv, pvf;
4860         pmap_t pmap;
4861         pd_entry_t *pde;
4862         pt_entry_t *pte;
4863         vm_paddr_t pa;
4864         int rtval = 0;
4865
4866         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4867             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4868         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4869         pvh = pa_to_pvh(pa);
4870         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4871         sched_pin();
4872         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4873             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4874                 goto small_mappings;
4875         pv = pvf;
4876         do {
4877                 pmap = PV_PMAP(pv);
4878                 PMAP_LOCK(pmap);
4879                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4880                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4881                         /*
4882                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4883                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4884                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4885                          * on the physical page number, the virtual superpage
4886                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4887                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4888                          * reference bit will result in clearing that bit.
4889                          * This function is designed to avoid the selection of
4890                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4891                          *
4892                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4893                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4894                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4895                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4896                          * since the superpage is wired, the current state of
4897                          * its reference bit won't affect page replacement.
4898                          */
4899                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4900                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4901                             (*pde & PG_W) == 0) {
4902                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4903                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4904                         }
4905                         rtval++;
4906                 }
4907                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4908                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4909                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4910                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4911                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4912                 }
4913                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4914                         goto out;
4915         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4916 small_mappings:
4917         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4918                 goto out;
4919         pv = pvf;
4920         do {
4921                 pmap = PV_PMAP(pv);
4922                 PMAP_LOCK(pmap);
4923                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4924                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4925                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4926                     m));
4927                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4928                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4929                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4930                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4931                         rtval++;
4932                 }
4933                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4934                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4935                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4936                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4937                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4938                 }
4939         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4940             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4941 out:
4942         sched_unpin();
4943         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4944         return (rtval);
4945 }
4946
4947 /*
4948  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4949  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4950  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4951  */
4952 void
4953 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4954 {
4955         pd_entry_t oldpde, *pde;
4956         pt_entry_t *pte;
4957         vm_offset_t pdnxt;
4958         vm_page_t m;
4959         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4960
4961         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4962                 return;
4963         if (pmap_is_current(pmap))
4964                 pv_lists_locked = FALSE;
4965         else {
4966                 pv_lists_locked = TRUE;
4967 resume:
4968                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4969                 sched_pin();
4970         }
4971         anychanged = FALSE;
4972         PMAP_LOCK(pmap);
4973         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4974                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4975                 if (pdnxt < sva)
4976                         pdnxt = eva;
4977                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4978                 oldpde = *pde;
4979                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4980                         continue;
4981                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4982                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4983                                 continue;
4984                         if (!pv_lists_locked) {
4985                                 pv_lists_locked = TRUE;
4986                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4987                                         if (anychanged)
4988                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4989                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4990                                         goto resume;
4991                                 }
4992                                 sched_pin();
4993                         }
4994                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4995                                 /*
4996                                  * The large page mapping was destroyed.
4997                                  */
4998                                 continue;
4999                         }
5000
5001                         /*
5002                          * Unless the page mappings are wired, remove the
5003                          * mapping to a single page so that a subsequent
5004                          * access may repromote.  Since the underlying page
5005                          * table page is fully populated, this removal never
5006                          * frees a page table page.
5007                          */
5008                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5009                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
5010                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
5011                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
5012                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
5013                                 anychanged = TRUE;
5014                         }
5015                 }
5016                 if (pdnxt > eva)
5017                         pdnxt = eva;
5018                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
5019                     sva += PAGE_SIZE) {
5020                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
5021                             PG_V))
5022                                 continue;
5023                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5024                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
5025                                         /*
5026                                          * Future calls to pmap_is_modified()
5027                                          * can be avoided by making the page
5028                                          * dirty now.
5029                                          */
5030                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
5031                                         vm_page_dirty(m);
5032                                 }
5033                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
5034                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
5035                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
5036                         else
5037                                 continue;
5038                         if ((*pte & PG_G) != 0)
5039                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
5040                         else
5041                                 anychanged = TRUE;
5042                 }
5043         }
5044         if (anychanged)
5045                 pmap_invalidate_all(pmap);
5046         if (pv_lists_locked) {
5047                 sched_unpin();
5048                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5049         }
5050         PMAP_UNLOCK(pmap);
5051 }
5052
5053 /*
5054  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
5055  */
5056 void
5057 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
5058 {
5059         struct md_page *pvh;
5060         pv_entry_t next_pv, pv;
5061         pmap_t pmap;
5062         pd_entry_t oldpde, *pde;
5063         pt_entry_t oldpte, *pte;
5064         vm_offset_t va;
5065
5066         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
5067             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
5068         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
5069         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
5070             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
5071
5072         /*
5073          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
5074          * If the object containing the page is locked and the page is not
5075          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
5076          */
5077         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
5078                 return;
5079         rw_wlock(&pvh_global_lock);
5080         sched_pin();
5081         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5082                 goto small_mappings;
5083         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
5084         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
5085                 va = pv->pv_va;
5086                 pmap = PV_PMAP(pv);
5087                 PMAP_LOCK(pmap);
5088                 pde = pmap_pde(pmap, va);
5089                 oldpde = *pde;
5090                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
5091                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
5092                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
5093                                         /*
5094                                          * Write protect the mapping to a
5095                                          * single page so that a subsequent
5096                                          * write access may repromote.
5097                                          */
5098                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
5099                                             PG_PS_FRAME);
5100                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
5101                                         oldpte = *pte;
5102                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
5103                                                 /*
5104                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5105                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
5106                                                  * significant 32 bits.
5107                                                  */
5108                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
5109                                                     oldpte,
5110                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
5111                                                         oldpte = *pte;
5112                                                 vm_page_dirty(m);
5113                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
5114                                         }
5115                                 }
5116                         }
5117                 }
5118                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5119         }
5120 small_mappings:
5121         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5122                 pmap = PV_PMAP(pv);
5123                 PMAP_LOCK(pmap);
5124                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
5125                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
5126                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
5127                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
5128                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5129                         /*
5130                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5131                          * in size, PG_M is among the least significant
5132                          * 32 bits. 
5133                          */
5134                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5135                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5136                 }
5137                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5138         }
5139         sched_unpin();
5140         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5141 }
5142
5143 /*
5144  * Miscellaneous support routines follow
5145  */
5146
5147 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5148 static __inline void
5149 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5150 {
5151         u_int opte, npte;
5152
5153         /*
5154          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5155          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5156          */
5157         do {
5158                 opte = *(u_int *)pte;
5159                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5160                 npte |= cache_bits;
5161         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5162 }
5163
5164 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5165 static __inline void
5166 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5167 {
5168         u_int opde, npde;
5169
5170         /*
5171          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5172          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5173          */
5174         do {
5175                 opde = *(u_int *)pde;
5176                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5177                 npde |= cache_bits;
5178         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5179 }
5180
5181 /*
5182  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5183  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5184  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5185  * NOT real memory.
5186  */
5187 void *
5188 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5189 {
5190         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5191         vm_offset_t va, offset;
5192         vm_size_t tmpsize;
5193         int i;
5194
5195         offset = pa & PAGE_MASK;
5196         size = round_page(offset + size);
5197         pa = pa & PG_FRAME;
5198
5199         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5200                 va = KERNBASE + pa;
5201         else if (!pmap_initialized) {
5202                 va = 0;
5203                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5204                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5205                         if (ppim->va == 0) {
5206                                 ppim->pa = pa;
5207                                 ppim->sz = size;
5208                                 ppim->mode = mode;
5209                                 ppim->va = virtual_avail;
5210                                 virtual_avail += size;
5211                                 va = ppim->va;
5212                                 break;
5213                         }
5214                 }
5215                 if (va == 0)
5216                         panic("%s: too many preinit mappings", __func__);
5217         } else {
5218                 /*
5219                  * If we have a preinit mapping, re-use it.
5220                  */
5221                 for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5222                         ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5223                         if (ppim->pa == pa && ppim->sz == size &&
5224                             ppim->mode == mode)
5225                                 return ((void *)(ppim->va + offset));
5226                 }
5227                 va = kva_alloc(size);
5228                 if (va == 0)
5229                         panic("%s: Couldn't allocate KVA", __func__);
5230         }
5231         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5232                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5233         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5234         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5235         return ((void *)(va + offset));
5236 }
5237
5238 void *
5239 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5240 {
5241
5242         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5243 }
5244
5245 void *
5246 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5247 {
5248
5249         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5250 }
5251
5252 void
5253 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5254 {
5255         struct pmap_preinit_mapping *ppim;
5256         vm_offset_t offset;
5257         int i;
5258
5259         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5260                 return;
5261         offset = va & PAGE_MASK;
5262         size = round_page(offset + size);
5263         va = trunc_page(va);
5264         for (i = 0; i < PMAP_PREINIT_MAPPING_COUNT; i++) {
5265                 ppim = pmap_preinit_mapping + i;
5266                 if (ppim->va == va && ppim->sz == size) {
5267                         if (pmap_initialized)
5268                                 return;
5269                         ppim->pa = 0;
5270                         ppim->va = 0;
5271                         ppim->sz = 0;
5272                         ppim->mode = 0;
5273                         if (va + size == virtual_avail)
5274                                 virtual_avail = va;
5275                         return;
5276                 }
5277         }
5278         if (pmap_initialized)
5279                 kva_free(va, size);
5280 }
5281
5282 /*
5283  * Sets the memory attribute for the specified page.
5284  */
5285 void
5286 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5287 {
5288
5289         m->md.pat_mode = ma;
5290         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5291                 return;
5292
5293         /*
5294          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5295          * See pmap_invalidate_cache_range().
5296          *
5297          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5298          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5299          * flushes the cache.
5300          */    
5301         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5302                 return;
5303
5304         /*
5305          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5306          * support self snoop, map the page transient and do
5307          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5308          * pmap_invalidate_cache_range().
5309          */
5310         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5311                 pmap_flush_page(m);
5312 }
5313
5314 static void
5315 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5316 {
5317         struct sysmaps *sysmaps;
5318         vm_offset_t sva, eva;
5319
5320         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5321                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5322                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5323                 if (*sysmaps->CMAP2)
5324                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5325                 sched_pin();
5326                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5327                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5328                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5329                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5330                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5331
5332                 /*
5333                  * Use mfence despite the ordering implied by
5334                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5335                  * to be ordered by any other instruction.
5336                  */
5337                 mfence();
5338                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5339                         clflush(sva);
5340                 mfence();
5341                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5342                 sched_unpin();
5343                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5344         } else
5345                 pmap_invalidate_cache();
5346 }
5347
5348 /*
5349  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5350  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5351  * completely contained within either the kernel map.
5352  *
5353  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5354  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5355  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5356  * there was insufficient memory available to complete the change.
5357  */
5358 int
5359 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5360 {
5361         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5362         pd_entry_t *pde;
5363         pt_entry_t *pte;
5364         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5365         boolean_t changed;
5366
5367         base = trunc_page(va);
5368         offset = va & PAGE_MASK;
5369         size = round_page(offset + size);
5370
5371         /*
5372          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5373          */
5374         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5375                 return (EINVAL);
5376
5377         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5378         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5379         changed = FALSE;
5380
5381         /*
5382          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5383          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5384          */
5385         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5386         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5387                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5388                 if (*pde == 0) {
5389                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5390                         return (EINVAL);
5391                 }
5392                 if (*pde & PG_PS) {
5393                         /*
5394                          * If the current 2/4MB page already has
5395                          * the required memory type, then we need not
5396                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5397                          * the next 2/4MB page frame.
5398                          */
5399                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5400                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5401                                 continue;
5402                         }
5403
5404                         /*
5405                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5406                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5407                          * within the range, then we need not break
5408                          * down this page into 4KB pages.
5409                          */
5410                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5411                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5412                                 tmpva += NBPDR;
5413                                 continue;
5414                         }
5415                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5416                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5417                                 return (ENOMEM);
5418                         }
5419                 }
5420                 pte = vtopte(tmpva);
5421                 if (*pte == 0) {
5422                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5423                         return (EINVAL);
5424                 }
5425                 tmpva += PAGE_SIZE;
5426         }
5427         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5428
5429         /*
5430          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5431          * cache mode if required.
5432          */
5433         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5434                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5435                 if (*pde & PG_PS) {
5436                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5437                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5438                                 changed = TRUE;
5439                         }
5440                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5441                 } else {
5442                         pte = vtopte(tmpva);
5443                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5444                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5445                                 changed = TRUE;
5446                         }
5447                         tmpva += PAGE_SIZE;
5448                 }
5449         }
5450
5451         /*
5452          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5453          * shouldn't be, etc.
5454          */
5455         if (changed) {
5456                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5457                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5458         }
5459         return (0);
5460 }
5461
5462 /*
5463  * perform the pmap work for mincore
5464  */
5465 int
5466 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5467 {
5468         pd_entry_t *pdep;
5469         pt_entry_t *ptep, pte;
5470         vm_paddr_t pa;
5471         int val;
5472
5473         PMAP_LOCK(pmap);
5474 retry:
5475         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5476         if (*pdep != 0) {
5477                 if (*pdep & PG_PS) {
5478                         pte = *pdep;
5479                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5480                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5481                             PG_FRAME;
5482                         val = MINCORE_SUPER;
5483                 } else {
5484                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5485                         pte = *ptep;
5486                         pmap_pte_release(ptep);
5487                         pa = pte & PG_FRAME;
5488                         val = 0;
5489                 }
5490         } else {
5491                 pte = 0;
5492                 pa = 0;
5493                 val = 0;
5494         }
5495         if ((pte & PG_V) != 0) {
5496                 val |= MINCORE_INCORE;
5497                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5498                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5499                 if ((pte & PG_A) != 0)
5500                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5501         }
5502         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5503             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5504             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5505                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5506                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5507                         goto retry;
5508         } else
5509                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5510         PMAP_UNLOCK(pmap);
5511         return (val);
5512 }
5513
5514 void
5515 pmap_activate(struct thread *td)
5516 {
5517         pmap_t  pmap, oldpmap;
5518         u_int   cpuid;
5519         u_int32_t  cr3;
5520
5521         critical_enter();
5522         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5523         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5524         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5525 #if defined(SMP)
5526         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5527         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5528 #else
5529         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5530         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5531 #endif
5532 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5533         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5534 #else
5535         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5536 #endif
5537         /*
5538          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5539          */
5540         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5541         load_cr3(cr3);
5542         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5543         critical_exit();
5544 }
5545
5546 void
5547 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5548 {
5549 }
5550
5551 /*
5552  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5553  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5554  */
5555 void
5556 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5557     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5558 {
5559         vm_offset_t superpage_offset;
5560
5561         if (size < NBPDR)
5562                 return;
5563         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5564                 offset += ptoa(object->pg_color);
5565         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5566         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5567             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5568                 return;
5569         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5570                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5571         else
5572                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5573 }
5574
5575
5576 #if defined(PMAP_DEBUG)
5577 pmap_pid_dump(int pid)
5578 {
5579         pmap_t pmap;
5580         struct proc *p;
5581         int npte = 0;
5582         int index;
5583
5584         sx_slock(&allproc_lock);
5585         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5586                 if (p->p_pid != pid)
5587                         continue;
5588
5589                 if (p->p_vmspace) {
5590                         int i,j;
5591                         index = 0;
5592                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5593                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5594                                 pd_entry_t *pde;
5595                                 pt_entry_t *pte;
5596                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5597                                 
5598                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5599                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5600                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5601                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5602                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5603                                                         if (index) {
5604                                                                 index = 0;
5605                                                                 printf("\n");
5606                                                         }
5607                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5608                                                         return (npte);
5609                                                 }
5610                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5611                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5612                                                         pt_entry_t pa;
5613                                                         vm_page_t m;
5614                                                         pa = *pte;
5615                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5616                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5617                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5618                                                         npte++;
5619                                                         index++;
5620                                                         if (index >= 2) {
5621                                                                 index = 0;
5622                                                                 printf("\n");
5623                                                         } else {
5624                                                                 printf(" ");
5625                                                         }
5626                                                 }
5627                                         }
5628                                 }
5629                         }
5630                 }
5631         }
5632         sx_sunlock(&allproc_lock);
5633         return (npte);
5634 }
5635 #endif
5636
5637 #if defined(DEBUG)
5638
5639 static void     pads(pmap_t pm);
5640 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5641
5642 /* print address space of pmap*/
5643 static void
5644 pads(pmap_t pm)
5645 {
5646         int i, j;
5647         vm_paddr_t va;
5648         pt_entry_t *ptep;
5649
5650         if (pm == kernel_pmap)
5651                 return;
5652         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5653                 if (pm->pm_pdir[i])
5654                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5655                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5656                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5657                                         continue;
5658                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5659                                         continue;
5660                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5661                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5662                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5663                         };
5664
5665 }
5666
5667 void
5668 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5669 {
5670         pv_entry_t pv;
5671         pmap_t pmap;
5672         vm_page_t m;
5673
5674         printf("pa %x", pa);
5675         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5676         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5677                 pmap = PV_PMAP(pv);
5678                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5679                 pads(pmap);
5680         }
5681         printf(" ");
5682 }
5683 #endif