]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.0.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Adjust to reflect 8.0-RELEASE.
[FreeBSD/releng/8.0.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2008 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  *      In addition to hardware address maps, this
84  *      module is called upon to provide software-use-only
85  *      maps which may or may not be stored in the same
86  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
87  *      used to store intermediate results from copy
88  *      operations to and from address spaces.
89  *
90  *      Since the information managed by this module is
91  *      also stored by the logical address mapping module,
92  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
93  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
94  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
95  *      requested.
96  *
97  *      In order to cope with hardware architectures which
98  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
99  *      this module may delay invalidate or reduced protection
100  *      operations until such time as they are actually
101  *      necessary.  This module is given full information as
102  *      to which processors are currently using which maps,
103  *      and to when physical maps must be made correct.
104  */
105
106 #include "opt_cpu.h"
107 #include "opt_pmap.h"
108 #include "opt_msgbuf.h"
109 #include "opt_smp.h"
110 #include "opt_xbox.h"
111
112 #include <sys/param.h>
113 #include <sys/systm.h>
114 #include <sys/kernel.h>
115 #include <sys/ktr.h>
116 #include <sys/lock.h>
117 #include <sys/malloc.h>
118 #include <sys/mman.h>
119 #include <sys/msgbuf.h>
120 #include <sys/mutex.h>
121 #include <sys/proc.h>
122 #include <sys/sf_buf.h>
123 #include <sys/sx.h>
124 #include <sys/vmmeter.h>
125 #include <sys/sched.h>
126 #include <sys/sysctl.h>
127 #ifdef SMP
128 #include <sys/smp.h>
129 #endif
130
131 #include <vm/vm.h>
132 #include <vm/vm_param.h>
133 #include <vm/vm_kern.h>
134 #include <vm/vm_page.h>
135 #include <vm/vm_map.h>
136 #include <vm/vm_object.h>
137 #include <vm/vm_extern.h>
138 #include <vm/vm_pageout.h>
139 #include <vm/vm_pager.h>
140 #include <vm/vm_reserv.h>
141 #include <vm/uma.h>
142
143 #include <machine/cpu.h>
144 #include <machine/cputypes.h>
145 #include <machine/md_var.h>
146 #include <machine/pcb.h>
147 #include <machine/specialreg.h>
148 #ifdef SMP
149 #include <machine/smp.h>
150 #endif
151
152 #ifdef XBOX
153 #include <machine/xbox.h>
154 #endif
155
156 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
157 #define CPU_ENABLE_SSE
158 #endif
159
160 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
161 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
162 #endif
163
164 #if !defined(DIAGNOSTIC)
165 #define PMAP_INLINE     __gnu89_inline
166 #else
167 #define PMAP_INLINE
168 #endif
169
170 #define PV_STATS
171 #ifdef PV_STATS
172 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
173 #else
174 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
175 #endif
176
177 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
178 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
179
180 /*
181  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
182  */
183 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
184 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
185
186 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
187 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
188 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
189 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
190 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
191
192 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
193     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
194 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
195
196 struct pmap kernel_pmap_store;
197 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
198 static struct pmaplist allpmaps;
199 static struct mtx allpmaps_lock;
200
201 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
202 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
203 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
204 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
205
206 static int nkpt;
207 vm_offset_t kernel_vm_end;
208 extern u_int32_t KERNend;
209
210 #ifdef PAE
211 pt_entry_t pg_nx;
212 static uma_zone_t pdptzone;
213 #endif
214
215 static int pat_works;                   /* Is page attribute table sane? */
216
217 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
218
219 static int pg_ps_enabled;
220 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RD, &pg_ps_enabled, 0,
221     "Are large page mappings enabled?");
222
223 /*
224  * Data for the pv entry allocation mechanism
225  */
226 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
227 static struct md_page *pv_table;
228 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
229
230 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
231 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
232 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
233
234 /*
235  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
236  */
237 struct sysmaps {
238         struct  mtx lock;
239         pt_entry_t *CMAP1;
240         pt_entry_t *CMAP2;
241         caddr_t CADDR1;
242         caddr_t CADDR2;
243 };
244 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
245 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
246 static pt_entry_t *CMAP3;
247 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
248 static caddr_t CADDR3;
249 struct msgbuf *msgbufp = 0;
250
251 /*
252  * Crashdump maps.
253  */
254 static caddr_t crashdumpmap;
255
256 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
257 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
258 #ifdef SMP
259 static int PMAP1cpu;
260 static int PMAP1changedcpu;
261 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
262            &PMAP1changedcpu, 0,
263            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
264 #endif
265 static int PMAP1changed;
266 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
267            &PMAP1changed, 0,
268            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
269 static int PMAP1unchanged;
270 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
271            &PMAP1unchanged, 0,
272            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
273 static struct mtx PMAP2mutex;
274
275 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
276 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
277 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
278 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
279 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
280 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
281 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
282                     vm_offset_t va);
283 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
284
285 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
286 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
287     vm_prot_t prot);
288 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
289     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
290 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
291 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
292 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
293 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
294 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
295 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
296 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
297 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
298     vm_prot_t prot);
299 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
300 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
301     vm_page_t *free);
302 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
303     vm_page_t *free);
304 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
305 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
306     vm_page_t *free);
307 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
308                                         vm_offset_t va);
309 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
310 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
311     vm_page_t m);
312
313 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
314
315 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
316 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
317 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
318 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
319 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
320 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
321 #ifdef PAE
322 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
323 #endif
324
325 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
326 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
327
328 /*
329  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
330  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
331  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
332  */
333 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
334
335 /*
336  * Move the kernel virtual free pointer to the next
337  * 4MB.  This is used to help improve performance
338  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
339  * (.text, .data, .bss)
340  */
341 static vm_offset_t
342 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
343 {
344         vm_offset_t newaddr = addr;
345
346 #ifndef DISABLE_PSE
347         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
348                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
349 #endif
350         return newaddr;
351 }
352
353 /*
354  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
355  *
356  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
357  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
358  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
359  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
360  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
361  *      (physical) address starting relative to 0]
362  */
363 void
364 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
365 {
366         vm_offset_t va;
367         pt_entry_t *pte, *unused;
368         struct sysmaps *sysmaps;
369         int i;
370
371         /*
372          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
373          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
374          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
375          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
376          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
377          * in this calculation.
378          */
379         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
380         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
381
382         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
383
384         /*
385          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
386          */
387         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
388         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
389 #ifdef PAE
390         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
391 #endif
392         kernel_pmap->pm_root = NULL;
393         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
394         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
395         LIST_INIT(&allpmaps);
396         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
397         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
398         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
399         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
400         nkpt = NKPT;
401
402         /*
403          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
404          * mapping of pages.
405          */
406 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
407         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
408
409         va = virtual_avail;
410         pte = vtopte(va);
411
412         /*
413          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
414          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
415          */
416         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
417                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
418                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
419                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
420                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
421         }
422         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
423         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
424         *CMAP3 = 0;
425
426         /*
427          * Crashdump maps.
428          */
429         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
430
431         /*
432          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
433          */
434         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
435
436         /*
437          * msgbufp is used to map the system message buffer.
438          */
439         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
440
441         /*
442          * ptemap is used for pmap_pte_quick
443          */
444         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1);
445         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1);
446
447         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
448
449         virtual_avail = va;
450
451         *CMAP1 = 0;
452
453         /*
454          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
455          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
456          * mapping must not have PG_G set. 
457          */
458 #ifdef XBOX
459         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
460          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
461          * Better fixes are very welcome! */
462         if (!arch_i386_is_xbox)
463 #endif
464         for (i = 1; i < NKPT; i++)
465                 PTD[i] = 0;
466
467         /* Initialize the PAT MSR if present. */
468         pmap_init_pat();
469
470         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
471         pmap_set_pg();
472 }
473
474 /*
475  * Setup the PAT MSR.
476  */
477 void
478 pmap_init_pat(void)
479 {
480         uint64_t pat_msr;
481
482         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
483         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
484                 return;
485
486         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
487             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
488                 /*
489                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
490                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
491                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
492                  */
493                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
494                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
495                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
496                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
497                 pat_works = 1;
498         } else {
499                 /*
500                  * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
501                  * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
502                  * of UC-.
503                  *
504                  *   Intel Pentium III Processor Specification Update
505                  * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
506                  * or Mode C Paging)
507                  *
508                  *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
509                  * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
510                  */
511                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
512                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
513                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
514                 pat_works = 0;
515         }
516         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
517 }
518
519 /*
520  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
521  */
522 void
523 pmap_set_pg(void)
524 {
525         pd_entry_t pdir;
526         pt_entry_t *pte;
527         vm_offset_t va, endva;
528         int i; 
529
530         if (pgeflag == 0)
531                 return;
532
533         i = KERNLOAD/NBPDR;
534         endva = KERNBASE + KERNend;
535
536         if (pseflag) {
537                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
538                 while (va  < endva) {
539                         pdir = kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i];
540                         pdir |= pgeflag;
541                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI+i] = PTD[KPTDI+i] = pdir;
542                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
543                         i++;
544                         va += NBPDR;
545                 }
546         } else {
547                 va = (vm_offset_t)btext;
548                 while (va < endva) {
549                         pte = vtopte(va);
550                         if (*pte)
551                                 *pte |= pgeflag;
552                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
553                         va += PAGE_SIZE;
554                 }
555         }
556 }
557
558 /*
559  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
560  */
561 void
562 pmap_page_init(vm_page_t m)
563 {
564
565         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
566         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
567 }
568
569 #ifdef PAE
570 static void *
571 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
572 {
573
574         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
575         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
576         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
577             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
578 }
579 #endif
580
581 /*
582  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
583  * Requirements:
584  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
585  *    are ever set, PG_V in particular.
586  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
587  *    on PAE systems.  This should be ok.
588  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
589  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
590  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
591  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
592  */
593 static vm_offset_t
594 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
595 {
596         pt_entry_t *pte;
597         vm_offset_t va;
598
599         va = *head;
600         if (va == 0)
601                 return (va);    /* Out of memory */
602         pte = vtopte(va);
603         *head = *pte;
604         if (*head & PG_V)
605                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
606         *pte = 0;
607         return (va);
608 }
609
610 static void
611 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
612 {
613         pt_entry_t *pte;
614
615         if (va & PG_V)
616                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
617         pte = vtopte(va);
618         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
619         *head = va;
620 }
621
622 static void
623 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
624 {
625         int i;
626         vm_offset_t va;
627
628         *head = 0;
629         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
630                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
631                 pmap_ptelist_free(head, va);
632         }
633 }
634
635
636 /*
637  *      Initialize the pmap module.
638  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
639  *      system needs to map virtual memory.
640  */
641 void
642 pmap_init(void)
643 {
644         vm_page_t mpte;
645         vm_size_t s;
646         int i, pv_npg;
647
648         /*
649          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
650          * page table pages.
651          */ 
652         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
653                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME);
654                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
655                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
656                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
657                 mpte->pindex = i + KPTDI;
658                 mpte->phys_addr = PTD[i + KPTDI] & PG_FRAME;
659         }
660
661         /*
662          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
663          * high water mark so that the system can recover from excessive
664          * numbers of pv entries.
665          */
666         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
667         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
668         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
669         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
670         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
671
672         /*
673          * Are large page mappings enabled?
674          */
675         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
676
677         /*
678          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
679          */
680         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
681         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
682
683         /*
684          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
685          */
686         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
687         s = round_page(s);
688         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
689         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
690                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
691
692         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
693         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
694             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
695         if (pv_chunkbase == NULL)
696                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
697         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
698 #ifdef PAE
699         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
700             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
701             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
702         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
703 #endif
704 }
705
706
707 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
708         "Max number of PV entries");
709 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
710         "Page share factor per proc");
711
712 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
713     "2/4MB page mapping counters");
714
715 static u_long pmap_pde_demotions;
716 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
717     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
718
719 static u_long pmap_pde_mappings;
720 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
721     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
722
723 static u_long pmap_pde_p_failures;
724 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
725     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
726
727 static u_long pmap_pde_promotions;
728 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
729     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
730
731 /***************************************************
732  * Low level helper routines.....
733  ***************************************************/
734
735 /*
736  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
737  * caching mode.
738  */
739 int
740 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
741 {
742         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
743
744         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
745         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
746
747         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
748         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
749                 switch (mode) {
750                 case PAT_UNCACHEABLE:
751                 case PAT_WRITE_THROUGH:
752                 case PAT_WRITE_BACK:
753                         break;
754                 case PAT_UNCACHED:
755                 case PAT_WRITE_COMBINING:
756                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
757                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
758                         break;
759                 }
760         }
761         
762         /* Map the caching mode to a PAT index. */
763         if (pat_works) {
764                 switch (mode) {
765                 case PAT_UNCACHEABLE:
766                         pat_index = 3;
767                         break;
768                 case PAT_WRITE_THROUGH:
769                         pat_index = 1;
770                         break;
771                 case PAT_WRITE_BACK:
772                         pat_index = 0;
773                         break;
774                 case PAT_UNCACHED:
775                         pat_index = 2;
776                         break;
777                 case PAT_WRITE_COMBINING:
778                         pat_index = 5;
779                         break;
780                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
781                         pat_index = 4;
782                         break;
783                 default:
784                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
785                 }
786         } else {
787                 switch (mode) {
788                 case PAT_UNCACHED:
789                 case PAT_UNCACHEABLE:
790                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
791                         pat_index = 3;
792                         break;
793                 case PAT_WRITE_THROUGH:
794                         pat_index = 1;
795                         break;
796                 case PAT_WRITE_BACK:
797                         pat_index = 0;
798                         break;
799                 case PAT_WRITE_COMBINING:
800                         pat_index = 2;
801                         break;
802                 default:
803                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
804                 }
805         }
806
807         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
808         cache_bits = 0;
809         if (pat_index & 0x4)
810                 cache_bits |= pat_flag;
811         if (pat_index & 0x2)
812                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
813         if (pat_index & 0x1)
814                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
815         return (cache_bits);
816 }
817 #ifdef SMP
818 /*
819  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
820  *
821  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
822  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
823  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
824  * processor could cache an old, pre-update entry without being
825  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
826  * active on another processor after its pm_active field is checked by
827  * one of the following functions but before a store updating the page
828  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
829  * processor before its pm_active field is checked but due to
830  * speculative loads one of the following functions stills reads the
831  * pmap as inactive on the other processor.
832  * 
833  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
834  * immutable.  The kernel page table is always active on every
835  * processor.
836  */
837 void
838 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
839 {
840         u_int cpumask;
841         u_int other_cpus;
842
843         sched_pin();
844         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
845                 invlpg(va);
846                 smp_invlpg(va);
847         } else {
848                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
849                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
850                 if (pmap->pm_active & cpumask)
851                         invlpg(va);
852                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
853                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
854         }
855         sched_unpin();
856 }
857
858 void
859 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
860 {
861         u_int cpumask;
862         u_int other_cpus;
863         vm_offset_t addr;
864
865         sched_pin();
866         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
867                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
868                         invlpg(addr);
869                 smp_invlpg_range(sva, eva);
870         } else {
871                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
872                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
873                 if (pmap->pm_active & cpumask)
874                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
875                                 invlpg(addr);
876                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
877                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
878                             sva, eva);
879         }
880         sched_unpin();
881 }
882
883 void
884 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
885 {
886         u_int cpumask;
887         u_int other_cpus;
888
889         sched_pin();
890         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
891                 invltlb();
892                 smp_invltlb();
893         } else {
894                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
895                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
896                 if (pmap->pm_active & cpumask)
897                         invltlb();
898                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
899                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
900         }
901         sched_unpin();
902 }
903
904 void
905 pmap_invalidate_cache(void)
906 {
907
908         sched_pin();
909         wbinvd();
910         smp_cache_flush();
911         sched_unpin();
912 }
913 #else /* !SMP */
914 /*
915  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
916  * We inline these within pmap.c for speed.
917  */
918 PMAP_INLINE void
919 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
920 {
921
922         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
923                 invlpg(va);
924 }
925
926 PMAP_INLINE void
927 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
928 {
929         vm_offset_t addr;
930
931         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
932                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
933                         invlpg(addr);
934 }
935
936 PMAP_INLINE void
937 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
938 {
939
940         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
941                 invltlb();
942 }
943
944 PMAP_INLINE void
945 pmap_invalidate_cache(void)
946 {
947
948         wbinvd();
949 }
950 #endif /* !SMP */
951
952 void
953 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
954 {
955
956         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
957             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
958         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
959             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
960
961         if (cpu_feature & CPUID_SS)
962                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
963         else if (cpu_feature & CPUID_CLFSH) {
964
965                 /*
966                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
967                  * instruction to insure that previous stores are
968                  * included in the write-back.  The processor
969                  * propagates flush to other processors in the cache
970                  * coherence domain.
971                  */
972                 mfence();
973                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
974                         clflush(sva);
975                 mfence();
976         } else {
977
978                 /*
979                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
980                  * globally invalidate cache as a last resort.
981                  */
982                 pmap_invalidate_cache();
983         }
984 }
985
986 /*
987  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
988  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
989  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
990  * dependence on its continued use subject to a race condition.
991  */
992 static __inline int
993 pmap_is_current(pmap_t pmap)
994 {
995
996         return (pmap == kernel_pmap ||
997                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
998             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
999 }
1000
1001 /*
1002  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1003  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1004  */
1005 pt_entry_t *
1006 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1007 {
1008         pd_entry_t newpf;
1009         pd_entry_t *pde;
1010
1011         pde = pmap_pde(pmap, va);
1012         if (*pde & PG_PS)
1013                 return (pde);
1014         if (*pde != 0) {
1015                 /* are we current address space or kernel? */
1016                 if (pmap_is_current(pmap))
1017                         return (vtopte(va));
1018                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1019                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1020                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1021                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1022                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1023                 }
1024                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1025         }
1026         return (0);
1027 }
1028
1029 /*
1030  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1031  * being NULL.
1032  */
1033 static __inline void
1034 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1035 {
1036
1037         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1038                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1039 }
1040
1041 static __inline void
1042 invlcaddr(void *caddr)
1043 {
1044
1045         invlpg((u_int)caddr);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1050  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1051  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1052  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1053  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1054  *
1055  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1056  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1057  */
1058 static pt_entry_t *
1059 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1060 {
1061         pd_entry_t newpf;
1062         pd_entry_t *pde;
1063
1064         pde = pmap_pde(pmap, va);
1065         if (*pde & PG_PS)
1066                 return (pde);
1067         if (*pde != 0) {
1068                 /* are we current address space or kernel? */
1069                 if (pmap_is_current(pmap))
1070                         return (vtopte(va));
1071                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1072                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1073                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1074                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1075                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1076 #ifdef SMP
1077                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1078 #endif
1079                         invlcaddr(PADDR1);
1080                         PMAP1changed++;
1081                 } else
1082 #ifdef SMP
1083                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1084                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1085                         invlcaddr(PADDR1);
1086                         PMAP1changedcpu++;
1087                 } else
1088 #endif
1089                         PMAP1unchanged++;
1090                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1091         }
1092         return (0);
1093 }
1094
1095 /*
1096  *      Routine:        pmap_extract
1097  *      Function:
1098  *              Extract the physical page address associated
1099  *              with the given map/virtual_address pair.
1100  */
1101 vm_paddr_t 
1102 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1103 {
1104         vm_paddr_t rtval;
1105         pt_entry_t *pte;
1106         pd_entry_t pde;
1107
1108         rtval = 0;
1109         PMAP_LOCK(pmap);
1110         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1111         if (pde != 0) {
1112                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1113                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1114                 else {
1115                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1116                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1117                         pmap_pte_release(pte);
1118                 }
1119         }
1120         PMAP_UNLOCK(pmap);
1121         return (rtval);
1122 }
1123
1124 /*
1125  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1126  *      Function:
1127  *              Atomically extract and hold the physical page
1128  *              with the given pmap and virtual address pair
1129  *              if that mapping permits the given protection.
1130  */
1131 vm_page_t
1132 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1133 {
1134         pd_entry_t pde;
1135         pt_entry_t pte;
1136         vm_page_t m;
1137
1138         m = NULL;
1139         vm_page_lock_queues();
1140         PMAP_LOCK(pmap);
1141         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1142         if (pde != 0) {
1143                 if (pde & PG_PS) {
1144                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1145                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1146                                     (va & PDRMASK));
1147                                 vm_page_hold(m);
1148                         }
1149                 } else {
1150                         sched_pin();
1151                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1152                         if (pte != 0 &&
1153                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1154                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1155                                 vm_page_hold(m);
1156                         }
1157                         sched_unpin();
1158                 }
1159         }
1160         vm_page_unlock_queues();
1161         PMAP_UNLOCK(pmap);
1162         return (m);
1163 }
1164
1165 /***************************************************
1166  * Low level mapping routines.....
1167  ***************************************************/
1168
1169 /*
1170  * Add a wired page to the kva.
1171  * Note: not SMP coherent.
1172  */
1173 PMAP_INLINE void 
1174 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1175 {
1176         pt_entry_t *pte;
1177
1178         pte = vtopte(va);
1179         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1180 }
1181
1182 static __inline void
1183 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1184 {
1185         pt_entry_t *pte;
1186
1187         pte = vtopte(va);
1188         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Remove a page from the kernel pagetables.
1193  * Note: not SMP coherent.
1194  */
1195 PMAP_INLINE void
1196 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1197 {
1198         pt_entry_t *pte;
1199
1200         pte = vtopte(va);
1201         pte_clear(pte);
1202 }
1203
1204 /*
1205  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1206  *      virtual address space.
1207  *
1208  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1209  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1210  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1211  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1212  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1213  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1214  *      region.
1215  */
1216 vm_offset_t
1217 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1218 {
1219         vm_offset_t va, sva;
1220
1221         va = sva = *virt;
1222         while (start < end) {
1223                 pmap_kenter(va, start);
1224                 va += PAGE_SIZE;
1225                 start += PAGE_SIZE;
1226         }
1227         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1228         *virt = va;
1229         return (sva);
1230 }
1231
1232
1233 /*
1234  * Add a list of wired pages to the kva
1235  * this routine is only used for temporary
1236  * kernel mappings that do not need to have
1237  * page modification or references recorded.
1238  * Note that old mappings are simply written
1239  * over.  The page *must* be wired.
1240  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1241  */
1242 void
1243 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1244 {
1245         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1246
1247         oldpte = 0;
1248         pte = vtopte(sva);
1249         endpte = pte + count;
1250         while (pte < endpte) {
1251                 oldpte |= *pte;
1252                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag |
1253                     pmap_cache_bits((*ma)->md.pat_mode, 0) | PG_RW | PG_V);
1254                 pte++;
1255                 ma++;
1256         }
1257         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1258                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1259                     PAGE_SIZE);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * This routine tears out page mappings from the
1264  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1265  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1266  */
1267 void
1268 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1269 {
1270         vm_offset_t va;
1271
1272         va = sva;
1273         while (count-- > 0) {
1274                 pmap_kremove(va);
1275                 va += PAGE_SIZE;
1276         }
1277         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1278 }
1279
1280 /***************************************************
1281  * Page table page management routines.....
1282  ***************************************************/
1283 static __inline void
1284 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1285 {
1286         vm_page_t m;
1287
1288         while (free != NULL) {
1289                 m = free;
1290                 free = m->right;
1291                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1292                 vm_page_free_toq(m);
1293         }
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1298  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1299  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1300  */
1301 static __inline void
1302 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1303 {
1304
1305         if (set_PG_ZERO)
1306                 m->flags |= PG_ZERO;
1307         else
1308                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1309         m->right = *free;
1310         *free = m;
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1315  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1316  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1317  * ordered by this virtual address range.
1318  */
1319 static void
1320 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1321 {
1322         vm_page_t root;
1323
1324         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1325         root = pmap->pm_root;
1326         if (root == NULL) {
1327                 mpte->left = NULL;
1328                 mpte->right = NULL;
1329         } else {
1330                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1331                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1332                         mpte->left = root->left;
1333                         mpte->right = root;
1334                         root->left = NULL;
1335                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1336                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1337                 else {
1338                         mpte->right = root->right;
1339                         mpte->left = root;
1340                         root->right = NULL;
1341                 }
1342         }
1343         pmap->pm_root = mpte;
1344 }
1345
1346 /*
1347  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1348  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1349  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1350  */
1351 static vm_page_t
1352 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1353 {
1354         vm_page_t mpte;
1355         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1356
1357         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1358         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1359                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1360                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1361                         mpte = NULL;
1362         }
1363         return (mpte);
1364 }
1365
1366 /*
1367  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1368  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1369  * the pmap's collection.
1370  */
1371 static void
1372 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1373 {
1374         vm_page_t root;
1375
1376         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1377         if (mpte != pmap->pm_root)
1378                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1379         if (mpte->left == NULL)
1380                 root = mpte->right;
1381         else {
1382                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1383                 root->right = mpte->right;
1384         }
1385         pmap->pm_root = root;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1390  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1391  */
1392 static __inline int
1393 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1394 {
1395
1396         --m->wire_count;
1397         if (m->wire_count == 0)
1398                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1399         else
1400                 return 0;
1401 }
1402
1403 static int 
1404 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1405 {
1406         vm_offset_t pteva;
1407
1408         /*
1409          * unmap the page table page
1410          */
1411         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1412         --pmap->pm_stats.resident_count;
1413
1414         /*
1415          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1416          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1417          * down is begun.
1418          */
1419         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1420
1421         /*
1422          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1423          * take effect immediately.
1424          */
1425         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1426         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1427
1428         /* 
1429          * Put page on a list so that it is released after
1430          * *ALL* TLB shootdown is done
1431          */
1432         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1433
1434         return 1;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * After removing a page table entry, this routine is used to
1439  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1440  */
1441 static int
1442 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1443 {
1444         pd_entry_t ptepde;
1445         vm_page_t mpte;
1446
1447         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1448                 return 0;
1449         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1450         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1451         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1452 }
1453
1454 void
1455 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1456 {
1457
1458         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1459         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1460 #ifdef PAE
1461         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1462 #endif
1463         pmap->pm_root = NULL;
1464         pmap->pm_active = 0;
1465         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1466         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1467         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1468         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1469         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1470         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1471 }
1472
1473 /*
1474  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1475  * such as one in a vmspace structure.
1476  */
1477 int
1478 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1479 {
1480         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1481         vm_paddr_t pa;
1482         static int color;
1483         int i;
1484
1485         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1486
1487         /*
1488          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1489          * page directory table.
1490          */
1491         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1492                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1493                     NBPTD);
1494
1495                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1496                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1497                         return (0);
1498                 }
1499 #ifdef PAE
1500                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1501                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1502                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1503                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1504                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1505                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1506 #endif
1507                 pmap->pm_root = NULL;
1508         }
1509         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1510             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1511
1512         /*
1513          * allocate the page directory page(s)
1514          */
1515         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1516                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1517                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1518                     VM_ALLOC_ZERO);
1519                 if (m == NULL)
1520                         VM_WAIT;
1521                 else {
1522                         ptdpg[i++] = m;
1523                 }
1524         }
1525
1526         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1527
1528         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1529                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1530                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1531         }
1532
1533         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1534         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1535         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1536         /* Wire in kernel global address entries. */
1537         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1538
1539         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1540         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1541                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1542                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1543 #ifdef PAE
1544                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1545 #endif
1546         }
1547
1548         pmap->pm_active = 0;
1549         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1550         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1551
1552         return (1);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * this routine is called if the page table page is not
1557  * mapped correctly.
1558  */
1559 static vm_page_t
1560 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1561 {
1562         vm_paddr_t ptepa;
1563         vm_page_t m;
1564
1565         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1566             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1567             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1568
1569         /*
1570          * Allocate a page table page.
1571          */
1572         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1573             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1574                 if (flags & M_WAITOK) {
1575                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1576                         vm_page_unlock_queues();
1577                         VM_WAIT;
1578                         vm_page_lock_queues();
1579                         PMAP_LOCK(pmap);
1580                 }
1581
1582                 /*
1583                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1584                  * page may have been allocated.
1585                  */
1586                 return (NULL);
1587         }
1588         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1589                 pmap_zero_page(m);
1590
1591         /*
1592          * Map the pagetable page into the process address space, if
1593          * it isn't already there.
1594          */
1595
1596         pmap->pm_stats.resident_count++;
1597
1598         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1599         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1600                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1601
1602         return m;
1603 }
1604
1605 static vm_page_t
1606 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1607 {
1608         unsigned ptepindex;
1609         pd_entry_t ptepa;
1610         vm_page_t m;
1611
1612         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1613             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1614             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1615
1616         /*
1617          * Calculate pagetable page index
1618          */
1619         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1620 retry:
1621         /*
1622          * Get the page directory entry
1623          */
1624         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1625
1626         /*
1627          * This supports switching from a 4MB page to a
1628          * normal 4K page.
1629          */
1630         if (ptepa & PG_PS) {
1631                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1632                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1633         }
1634
1635         /*
1636          * If the page table page is mapped, we just increment the
1637          * hold count, and activate it.
1638          */
1639         if (ptepa) {
1640                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1641                 m->wire_count++;
1642         } else {
1643                 /*
1644                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1645                  * been deallocated. 
1646                  */
1647                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1648                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1649                         goto retry;
1650         }
1651         return (m);
1652 }
1653
1654
1655 /***************************************************
1656 * Pmap allocation/deallocation routines.
1657  ***************************************************/
1658
1659 #ifdef SMP
1660 /*
1661  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1662  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1663  */
1664 static cpumask_t *lazymask;
1665 static u_int lazyptd;
1666 static volatile u_int lazywait;
1667
1668 void pmap_lazyfix_action(void);
1669
1670 void
1671 pmap_lazyfix_action(void)
1672 {
1673         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1674
1675 #ifdef COUNT_IPIS
1676         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1677 #endif
1678         if (rcr3() == lazyptd)
1679                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1680         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1681         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1682 }
1683
1684 static void
1685 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1686 {
1687
1688         if (rcr3() == lazyptd)
1689                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1690         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1691 }
1692
1693
1694 static void
1695 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1696 {
1697         cpumask_t mymask, mask;
1698         u_int spins;
1699
1700         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1701                 spins = 50000000;
1702                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1703                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1704 #ifdef PAE
1705                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1706 #else
1707                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1708 #endif
1709                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1710                 if (mask == mymask) {
1711                         lazymask = &pmap->pm_active;
1712                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1713                 } else {
1714                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1715                             (u_int)&pmap->pm_active);
1716                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1717                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1718                         while (lazywait == 0) {
1719                                 ia32_pause();
1720                                 if (--spins == 0)
1721                                         break;
1722                         }
1723                 }
1724                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1725                 if (spins == 0)
1726                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1727         }
1728 }
1729
1730 #else   /* SMP */
1731
1732 /*
1733  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1734  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1735  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1736  * means that another userland process has run.
1737  */
1738 static void
1739 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1740 {
1741         u_int cr3;
1742
1743         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1744         if (cr3 == rcr3()) {
1745                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1746                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1747         }
1748 }
1749 #endif  /* SMP */
1750
1751 /*
1752  * Release any resources held by the given physical map.
1753  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1754  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1755  */
1756 void
1757 pmap_release(pmap_t pmap)
1758 {
1759         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1760         int i;
1761
1762         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1763             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1764             pmap->pm_stats.resident_count));
1765         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1766             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1767
1768         pmap_lazyfix(pmap);
1769         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1770         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1771         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1772
1773         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1774                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1775                     PG_FRAME);
1776
1777         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1778             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1779
1780         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1781
1782         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1783                 m = ptdpg[i];
1784 #ifdef PAE
1785                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1786                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1787 #endif
1788                 m->wire_count--;
1789                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1790                 vm_page_free_zero(m);
1791         }
1792         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1793 }
1794 \f
1795 static int
1796 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1797 {
1798         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1799
1800         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1801 }
1802 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1803     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1804
1805 static int
1806 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1807 {
1808         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1809
1810         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1811 }
1812 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1813     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1814
1815 /*
1816  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1817  */
1818 void
1819 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1820 {
1821         struct pmap *pmap;
1822         vm_paddr_t ptppaddr;
1823         vm_page_t nkpg;
1824         pd_entry_t newpdir;
1825         pt_entry_t *pde;
1826
1827         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1828         if (kernel_vm_end == 0) {
1829                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1830                 nkpt = 0;
1831                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1832                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1833                         nkpt++;
1834                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1835                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1836                                 break;
1837                         }
1838                 }
1839         }
1840         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1841         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1842                 addr = kernel_map->max_offset;
1843         while (kernel_vm_end < addr) {
1844                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1845                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1846                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1847                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1848                                 break;
1849                         }
1850                         continue;
1851                 }
1852
1853                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
1854                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1855                     VM_ALLOC_ZERO);
1856                 if (nkpg == NULL)
1857                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1858
1859                 nkpt++;
1860
1861                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1862                         pmap_zero_page(nkpg);
1863                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1864                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1865                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1866
1867                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1868                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1869                         pde = pmap_pde(pmap, kernel_vm_end);
1870                         pde_store(pde, newpdir);
1871                 }
1872                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1873                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1874                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
1875                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
1876                         break;
1877                 }
1878         }
1879 }
1880
1881
1882 /***************************************************
1883  * page management routines.
1884  ***************************************************/
1885
1886 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
1887 CTASSERT(_NPCM == 11);
1888
1889 static __inline struct pv_chunk *
1890 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
1891 {
1892
1893         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
1894 }
1895
1896 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
1897
1898 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
1899 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
1900
1901 static uint32_t pc_freemask[11] = {
1902         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1903         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1904         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
1905         PC_FREE0_9, PC_FREE10
1906 };
1907
1908 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
1909         "Current number of pv entries");
1910
1911 #ifdef PV_STATS
1912 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
1913
1914 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
1915         "Current number of pv entry chunks");
1916 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
1917         "Current number of pv entry chunks allocated");
1918 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
1919         "Current number of pv entry chunks frees");
1920 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
1921         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
1922
1923 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
1924 static int pv_entry_spare;
1925
1926 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
1927         "Current number of pv entry frees");
1928 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
1929         "Current number of pv entry allocs");
1930 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
1931         "Current number of spare pv entries");
1932
1933 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
1934
1935 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
1936         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
1937 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
1938         "Current number times pmap_collect called on active queue");
1939 #endif
1940
1941 /*
1942  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
1943  * drastic measures to free some pages so we can allocate
1944  * another pv entry chunk.  This is normally called to
1945  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
1946  */
1947 static void
1948 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
1949 {
1950         struct md_page *pvh;
1951         pd_entry_t *pde;
1952         pmap_t pmap;
1953         pt_entry_t *pte, tpte;
1954         pv_entry_t next_pv, pv;
1955         vm_offset_t va;
1956         vm_page_t m, free;
1957
1958         sched_pin();
1959         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
1960                 if (m->hold_count || m->busy)
1961                         continue;
1962                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
1963                         va = pv->pv_va;
1964                         pmap = PV_PMAP(pv);
1965                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
1966                         if (pmap > locked_pmap)
1967                                 PMAP_LOCK(pmap);
1968                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
1969                                 continue;
1970                         pmap->pm_stats.resident_count--;
1971                         pde = pmap_pde(pmap, va);
1972                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
1973                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
1974                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
1975                         tpte = pte_load_clear(pte);
1976                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
1977                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
1978                         if (tpte & PG_A)
1979                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1980                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
1981                                 vm_page_dirty(m);
1982                         free = NULL;
1983                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
1984                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
1985                         pmap_free_zero_pages(free);
1986                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1987                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
1988                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1989                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
1990                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
1991                         }
1992                         free_pv_entry(pmap, pv);
1993                         if (pmap != locked_pmap)
1994                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
1995                 }
1996         }
1997         sched_unpin();
1998 }
1999
2000
2001 /*
2002  * free the pv_entry back to the free list
2003  */
2004 static void
2005 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2006 {
2007         vm_page_t m;
2008         struct pv_chunk *pc;
2009         int idx, field, bit;
2010
2011         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2012         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2013         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2014         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2015         pv_entry_count--;
2016         pc = pv_to_chunk(pv);
2017         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2018         field = idx / 32;
2019         bit = idx % 32;
2020         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2021         /* move to head of list */
2022         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2023         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2024                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2025                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2026                         return;
2027                 }
2028         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2029         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2030         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2031         /* entire chunk is free, return it */
2032         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2033         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2034         vm_page_unwire(m, 0);
2035         vm_page_free(m);
2036         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2037 }
2038
2039 /*
2040  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2041  * when needed.
2042  */
2043 static pv_entry_t
2044 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2045 {
2046         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2047         static struct timeval lastprint;
2048         static vm_pindex_t colour;
2049         struct vpgqueues *pq;
2050         int bit, field;
2051         pv_entry_t pv;
2052         struct pv_chunk *pc;
2053         vm_page_t m;
2054
2055         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2056         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2057         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2058         pv_entry_count++;
2059         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2060                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2061                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2062                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2063                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2064         pq = NULL;
2065 retry:
2066         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2067         if (pc != NULL) {
2068                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2069                         if (pc->pc_map[field]) {
2070                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2071                                 break;
2072                         }
2073                 }
2074                 if (field < _NPCM) {
2075                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2076                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2077                         /* If this was the last item, move it to tail */
2078                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2079                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2080                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2081                                         return (pv);    /* not full, return */
2082                                 }
2083                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2084                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2085                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2086                         return (pv);
2087                 }
2088         }
2089         /*
2090          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2091          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2092          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2093          */
2094         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2095             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2096             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2097                 if (try) {
2098                         pv_entry_count--;
2099                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2100                         return (NULL);
2101                 }
2102                 /*
2103                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2104                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2105                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2106                  */
2107                 if (pq == NULL) {
2108                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2109                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2110                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2111                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2112                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2113                 } else
2114                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2115                 pmap_collect(pmap, pq);
2116                 goto retry;
2117         }
2118         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2119         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2120         colour++;
2121         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2122         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2123         pc->pc_pmap = pmap;
2124         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2125         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2126                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2127         pv = &pc->pc_pventry[0];
2128         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2129         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2130         return (pv);
2131 }
2132
2133 static __inline pv_entry_t
2134 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2135 {
2136         pv_entry_t pv;
2137
2138         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2139         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2140                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2141                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2142                         break;
2143                 }
2144         }
2145         return (pv);
2146 }
2147
2148 static void
2149 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2150 {
2151         struct md_page *pvh;
2152         pv_entry_t pv;
2153         vm_offset_t va_last;
2154         vm_page_t m;
2155
2156         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2157         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2158             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2159
2160         /*
2161          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2162          * page's pv list.
2163          */
2164         pvh = pa_to_pvh(pa);
2165         va = trunc_4mpage(va);
2166         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2167         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2168         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2169         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2170         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2171         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2172         do {
2173                 m++;
2174                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2175                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2176                 va += PAGE_SIZE;
2177                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2178         } while (va < va_last);
2179 }
2180
2181 static void
2182 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2183 {
2184         struct md_page *pvh;
2185         pv_entry_t pv;
2186         vm_offset_t va_last;
2187         vm_page_t m;
2188
2189         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2190         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2191             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2192
2193         /*
2194          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2195          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2196          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2197          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2198          * removes one of the mappings that is being promoted.
2199          */
2200         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2201         va = trunc_4mpage(va);
2202         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2203         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2204         pvh = pa_to_pvh(pa);
2205         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2206         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2207         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2208         do {
2209                 m++;
2210                 va += PAGE_SIZE;
2211                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2212         } while (va < va_last);
2213 }
2214
2215 static void
2216 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2217 {
2218         pv_entry_t pv;
2219
2220         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2221         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2222         free_pv_entry(pmap, pv);
2223 }
2224
2225 static void
2226 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2227 {
2228         struct md_page *pvh;
2229
2230         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2231         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2232         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2233                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2234                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2235                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2236         }
2237 }
2238
2239 /*
2240  * Create a pv entry for page at pa for
2241  * (pmap, va).
2242  */
2243 static void
2244 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2245 {
2246         pv_entry_t pv;
2247
2248         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2249         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2250         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2251         pv->pv_va = va;
2252         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2253 }
2254
2255 /*
2256  * Conditionally create a pv entry.
2257  */
2258 static boolean_t
2259 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2260 {
2261         pv_entry_t pv;
2262
2263         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2264         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2265         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2266             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2267                 pv->pv_va = va;
2268                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2269                 return (TRUE);
2270         } else
2271                 return (FALSE);
2272 }
2273
2274 /*
2275  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2276  */
2277 static boolean_t
2278 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2279 {
2280         struct md_page *pvh;
2281         pv_entry_t pv;
2282
2283         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2284         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2285             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2286                 pv->pv_va = va;
2287                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2288                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2289                 return (TRUE);
2290         } else
2291                 return (FALSE);
2292 }
2293
2294 /*
2295  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2296  */
2297 static void
2298 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2299 {
2300         pt_entry_t *pte;
2301
2302         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2303                 *pte = newpte;  
2304                 newpte += PAGE_SIZE;
2305         }
2306 }
2307
2308 /*
2309  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2310  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2311  */
2312 static boolean_t
2313 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2314 {
2315         pd_entry_t newpde, oldpde;
2316         pmap_t allpmaps_entry;
2317         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2318         vm_paddr_t mptepa;
2319         vm_page_t free, mpte;
2320
2321         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2322         oldpde = *pde;
2323         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2324             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2325         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2326         if (mpte != NULL)
2327                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2328         else {
2329                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2330                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2331                     " is missing"));
2332
2333                 /*
2334                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2335                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2336                  * allocation of the new page table page fails.
2337                  */
2338                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2339                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2340                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2341                         free = NULL;
2342                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2343                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2344                         pmap_free_zero_pages(free);
2345                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2346                             " in pmap %p", va, pmap);
2347                         return (FALSE);
2348                 }
2349                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2350                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2351         }
2352         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2353
2354         /*
2355          * Temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2356          * address space at either PADDR1 or PADDR2.
2357          */
2358         if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2359                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2360                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2361 #ifdef SMP
2362                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2363 #endif
2364                         invlcaddr(PADDR1);
2365                         PMAP1changed++;
2366                 } else
2367 #ifdef SMP
2368                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2369                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2370                         invlcaddr(PADDR1);
2371                         PMAP1changedcpu++;
2372                 } else
2373 #endif
2374                         PMAP1unchanged++;
2375                 firstpte = PADDR1;
2376         } else {
2377                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2378                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2379                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2380                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2381                 }
2382                 firstpte = PADDR2;
2383         }
2384         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2385         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2386             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2387         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2388             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2389         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2390         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2391                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2392
2393         /*
2394          * If the page table page is new, initialize it.
2395          */
2396         if (mpte->wire_count == 1) {
2397                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2398                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2399         }
2400         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2401             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2402             " addresses"));
2403
2404         /*
2405          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2406          * entries.
2407          */ 
2408         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2409                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2410         
2411         /*
2412          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2413          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2414          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2415          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2416          * the read above and the store below. 
2417          */
2418         if (pmap == kernel_pmap) {
2419                 /*
2420                  * A harmless race exists between this loop and the bcopy()
2421                  * in pmap_pinit() that initializes the kernel segment of
2422                  * the new page table.  Specifically, that bcopy() may copy
2423                  * the new PDE from the PTD, which is first in allpmaps, to
2424                  * the new page table before this loop updates that new
2425                  * page table.
2426                  */
2427                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2428                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
2429                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
2430                         KASSERT(*pde == newpde || (*pde & PG_PTE_PROMOTE) ==
2431                             (oldpde & PG_PTE_PROMOTE),
2432                             ("pmap_demote_pde: pde was %#jx, expected %#jx",
2433                             (uintmax_t)*pde, (uintmax_t)oldpde));
2434                         pde_store(pde, newpde);
2435                 }
2436                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2437         } else
2438                 pde_store(pde, newpde); 
2439         if (firstpte == PADDR2)
2440                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2441
2442         /*
2443          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2444          */
2445         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2446
2447         /*
2448          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2449          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2450          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2451          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2452          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2453          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2454          * the 2mpage to referencing the page table page.
2455          */
2456         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2457                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2458
2459         pmap_pde_demotions++;
2460         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2461             " in pmap %p", va, pmap);
2462         return (TRUE);
2463 }
2464
2465 /*
2466  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2467  */
2468 static void
2469 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2470     vm_page_t *free)
2471 {
2472         struct md_page *pvh;
2473         pd_entry_t oldpde;
2474         vm_offset_t eva, va;
2475         vm_page_t m, mpte;
2476
2477         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2478         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2479             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2480         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2481         if (oldpde & PG_W)
2482                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2483
2484         /*
2485          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2486          * PG_G.
2487          */
2488         if (oldpde & PG_G)
2489                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2490         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2491         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2492                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2493                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2494                 eva = sva + NBPDR;
2495                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2496                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2497                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2498                                 vm_page_dirty(m);
2499                         if (oldpde & PG_A)
2500                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2501                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2502                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2503                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2504                 }
2505         }
2506         if (pmap == kernel_pmap) {
2507                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2508                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2509         } else {
2510                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2511                 if (mpte != NULL) {
2512                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2513                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2514                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2515                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2516                         mpte->wire_count = 0;
2517                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2518                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2519                 }
2520         }
2521 }
2522
2523 /*
2524  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2525  */
2526 static int
2527 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2528 {
2529         pt_entry_t oldpte;
2530         vm_page_t m;
2531
2532         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2533         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2534         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2535         if (oldpte & PG_W)
2536                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2537         /*
2538          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2539          * PG_G.
2540          */
2541         if (oldpte & PG_G)
2542                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2543         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2544         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2545                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2546                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2547                         vm_page_dirty(m);
2548                 if (oldpte & PG_A)
2549                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2550                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2551         }
2552         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2553 }
2554
2555 /*
2556  * Remove a single page from a process address space
2557  */
2558 static void
2559 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2560 {
2561         pt_entry_t *pte;
2562
2563         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2564         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2565         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2566         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2567                 return;
2568         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2569         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2570 }
2571
2572 /*
2573  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2574  *
2575  *      It is assumed that the start and end are properly
2576  *      rounded to the page size.
2577  */
2578 void
2579 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2580 {
2581         vm_offset_t pdnxt;
2582         pd_entry_t ptpaddr;
2583         pt_entry_t *pte;
2584         vm_page_t free = NULL;
2585         int anyvalid;
2586
2587         /*
2588          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2589          */
2590         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2591                 return;
2592
2593         anyvalid = 0;
2594
2595         vm_page_lock_queues();
2596         sched_pin();
2597         PMAP_LOCK(pmap);
2598
2599         /*
2600          * special handling of removing one page.  a very
2601          * common operation and easy to short circuit some
2602          * code.
2603          */
2604         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2605             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2606                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2607                 goto out;
2608         }
2609
2610         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2611                 unsigned pdirindex;
2612
2613                 /*
2614                  * Calculate index for next page table.
2615                  */
2616                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2617                 if (pdnxt < sva)
2618                         pdnxt = eva;
2619                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2620                         break;
2621
2622                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2623                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2624
2625                 /*
2626                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2627                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2628                  */
2629                 if (ptpaddr == 0)
2630                         continue;
2631
2632                 /*
2633                  * Check for large page.
2634                  */
2635                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2636                         /*
2637                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2638                          * demote the mapping and fall through.
2639                          */
2640                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2641                                 /*
2642                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2643                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2644                                  */
2645                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2646                                         anyvalid = 1;
2647                                 pmap_remove_pde(pmap,
2648                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2649                                 continue;
2650                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2651                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2652                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2653                                 continue;
2654                         }
2655                 }
2656
2657                 /*
2658                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2659                  * by the current page table page, or to the end of the
2660                  * range being removed.
2661                  */
2662                 if (pdnxt > eva)
2663                         pdnxt = eva;
2664
2665                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2666                     sva += PAGE_SIZE) {
2667                         if (*pte == 0)
2668                                 continue;
2669
2670                         /*
2671                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2672                          * by pmap_remove_pte().
2673                          */
2674                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2675                                 anyvalid = 1;
2676                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2677                                 break;
2678                 }
2679         }
2680 out:
2681         sched_unpin();
2682         if (anyvalid)
2683                 pmap_invalidate_all(pmap);
2684         vm_page_unlock_queues();
2685         PMAP_UNLOCK(pmap);
2686         pmap_free_zero_pages(free);
2687 }
2688
2689 /*
2690  *      Routine:        pmap_remove_all
2691  *      Function:
2692  *              Removes this physical page from
2693  *              all physical maps in which it resides.
2694  *              Reflects back modify bits to the pager.
2695  *
2696  *      Notes:
2697  *              Original versions of this routine were very
2698  *              inefficient because they iteratively called
2699  *              pmap_remove (slow...)
2700  */
2701
2702 void
2703 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2704 {
2705         struct md_page *pvh;
2706         pv_entry_t pv;
2707         pmap_t pmap;
2708         pt_entry_t *pte, tpte;
2709         pd_entry_t *pde;
2710         vm_offset_t va;
2711         vm_page_t free;
2712
2713         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2714             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2715         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2716         sched_pin();
2717         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2718         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2719                 va = pv->pv_va;
2720                 pmap = PV_PMAP(pv);
2721                 PMAP_LOCK(pmap);
2722                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2723                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2724                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2725         }
2726         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2727                 pmap = PV_PMAP(pv);
2728                 PMAP_LOCK(pmap);
2729                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2730                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2731                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2732                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2733                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2734                 tpte = pte_load_clear(pte);
2735                 if (tpte & PG_W)
2736                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2737                 if (tpte & PG_A)
2738                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2739
2740                 /*
2741                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2742                  */
2743                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2744                         vm_page_dirty(m);
2745                 free = NULL;
2746                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2747                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2748                 pmap_free_zero_pages(free);
2749                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2750                 free_pv_entry(pmap, pv);
2751                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2752         }
2753         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2754         sched_unpin();
2755 }
2756
2757 /*
2758  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2759  */
2760 static boolean_t
2761 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2762 {
2763         pd_entry_t newpde, oldpde;
2764         vm_offset_t eva, va;
2765         vm_page_t m;
2766         boolean_t anychanged;
2767
2768         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2769         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2770             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2771         anychanged = FALSE;
2772 retry:
2773         oldpde = newpde = *pde;
2774         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2775                 eva = sva + NBPDR;
2776                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2777                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2778                         /*
2779                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
2780                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
2781                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
2782                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2/4MB
2783                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
2784                          * set.
2785                          */
2786                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2787                                 vm_page_dirty(m);
2788                 }
2789         }
2790         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2791                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2792 #ifdef PAE
2793         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2794                 newpde |= pg_nx;
2795 #endif
2796         if (newpde != oldpde) {
2797                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
2798                         goto retry;
2799                 if (oldpde & PG_G)
2800                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2801                 else
2802                         anychanged = TRUE;
2803         }
2804         return (anychanged);
2805 }
2806
2807 /*
2808  *      Set the physical protection on the
2809  *      specified range of this map as requested.
2810  */
2811 void
2812 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2813 {
2814         vm_offset_t pdnxt;
2815         pd_entry_t ptpaddr;
2816         pt_entry_t *pte;
2817         int anychanged;
2818
2819         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2820                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2821                 return;
2822         }
2823
2824 #ifdef PAE
2825         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
2826             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
2827                 return;
2828 #else
2829         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2830                 return;
2831 #endif
2832
2833         anychanged = 0;
2834
2835         vm_page_lock_queues();
2836         sched_pin();
2837         PMAP_LOCK(pmap);
2838         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2839                 pt_entry_t obits, pbits;
2840                 unsigned pdirindex;
2841
2842                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2843                 if (pdnxt < sva)
2844                         pdnxt = eva;
2845
2846                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2847                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2848
2849                 /*
2850                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2851                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2852                  */
2853                 if (ptpaddr == 0)
2854                         continue;
2855
2856                 /*
2857                  * Check for large page.
2858                  */
2859                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2860                         /*
2861                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
2862                          * demote the mapping and fall through.
2863                          */
2864                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2865                                 /*
2866                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2867                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
2868                                  */
2869                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
2870                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
2871                                         anychanged = 1;
2872                                 continue;
2873                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2874                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2875                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2876                                 continue;
2877                         }
2878                 }
2879
2880                 if (pdnxt > eva)
2881                         pdnxt = eva;
2882
2883                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2884                     sva += PAGE_SIZE) {
2885                         vm_page_t m;
2886
2887 retry:
2888                         /*
2889                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
2890                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
2891                          * significant 32 bits.
2892                          */
2893                         obits = pbits = *pte;
2894                         if ((pbits & PG_V) == 0)
2895                                 continue;
2896                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2897                                 m = NULL;
2898                                 if (pbits & PG_A) {
2899                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2900                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2901                                         pbits &= ~PG_A;
2902                                 }
2903                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
2904                                         if (m == NULL)
2905                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2906                                         vm_page_dirty(m);
2907                                 }
2908                         }
2909
2910                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2911                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
2912 #ifdef PAE
2913                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2914                                 pbits |= pg_nx;
2915 #endif
2916
2917                         if (pbits != obits) {
2918 #ifdef PAE
2919                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
2920                                         goto retry;
2921 #else
2922                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
2923                                     pbits))
2924                                         goto retry;
2925 #endif
2926                                 if (obits & PG_G)
2927                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2928                                 else
2929                                         anychanged = 1;
2930                         }
2931                 }
2932         }
2933         sched_unpin();
2934         if (anychanged)
2935                 pmap_invalidate_all(pmap);
2936         vm_page_unlock_queues();
2937         PMAP_UNLOCK(pmap);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
2942  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
2943  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
2944  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
2945  * mappings must have identical characteristics.
2946  *
2947  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
2948  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
2949  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
2950  * pmap.
2951  */
2952 static void
2953 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2954 {
2955         pd_entry_t newpde;
2956         pmap_t allpmaps_entry;
2957         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
2958         vm_offset_t oldpteva;
2959         vm_page_t mpte;
2960
2961         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2962
2963         /*
2964          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
2965          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
2966          * within a 2- or 4MB page.
2967          */
2968         firstpte = vtopte(trunc_4mpage(va));
2969 setpde:
2970         newpde = *firstpte;
2971         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
2972                 pmap_pde_p_failures++;
2973                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
2974                     " in pmap %p", va, pmap);
2975                 return;
2976         }
2977         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
2978                 pmap_pde_p_failures++;
2979                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
2980                     " in pmap %p", va, pmap);
2981                 return;
2982         }
2983         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
2984                 /*
2985                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
2986                  * a TLB invalidation.
2987                  */
2988                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
2989                     ~PG_RW))  
2990                         goto setpde;
2991                 newpde &= ~PG_RW;
2992         }
2993
2994         /* 
2995          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
2996          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
2997          * characteristics to the first PTE.
2998          */
2999         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3000         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3001 setpte:
3002                 oldpte = *pte;
3003                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3004                         pmap_pde_p_failures++;
3005                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3006                             " in pmap %p", va, pmap);
3007                         return;
3008                 }
3009                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3010                         /*
3011                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3012                          * without a TLB invalidation.
3013                          */
3014                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3015                             oldpte & ~PG_RW))
3016                                 goto setpte;
3017                         oldpte &= ~PG_RW;
3018                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3019                             (va & ~PDRMASK);
3020                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3021                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3022                 }
3023                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3024                         pmap_pde_p_failures++;
3025                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3026                             " in pmap %p", va, pmap);
3027                         return;
3028                 }
3029                 pa -= PAGE_SIZE;
3030         }
3031
3032         /*
3033          * Save the page table page in its current state until the PDE
3034          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3035          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3036          */
3037         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3038         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3039             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3040             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3041         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3042             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3043         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3044
3045         /*
3046          * Promote the pv entries.
3047          */
3048         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3049                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3050
3051         /*
3052          * Propagate the PAT index to its proper position.
3053          */
3054         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3055                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3056
3057         /*
3058          * Map the superpage.
3059          */
3060         if (pmap == kernel_pmap) {
3061                 mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
3062                 LIST_FOREACH(allpmaps_entry, &allpmaps, pm_list) {
3063                         pde = pmap_pde(allpmaps_entry, va);
3064                         pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3065                 }
3066                 mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
3067         } else
3068                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3069
3070         pmap_pde_promotions++;
3071         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3072             " in pmap %p", va, pmap);
3073 }
3074
3075 /*
3076  *      Insert the given physical page (p) at
3077  *      the specified virtual address (v) in the
3078  *      target physical map with the protection requested.
3079  *
3080  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3081  *      that the related pte can not be reclaimed.
3082  *
3083  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3084  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3085  *      insert this page into the given map NOW.
3086  */
3087 void
3088 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3089     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3090 {
3091         vm_paddr_t pa;
3092         pd_entry_t *pde;
3093         pt_entry_t *pte;
3094         vm_paddr_t opa;
3095         pt_entry_t origpte, newpte;
3096         vm_page_t mpte, om;
3097         boolean_t invlva;
3098
3099         va = trunc_page(va);
3100         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3101         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3102             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va));
3103
3104         mpte = NULL;
3105
3106         vm_page_lock_queues();
3107         PMAP_LOCK(pmap);
3108         sched_pin();
3109
3110         /*
3111          * In the case that a page table page is not
3112          * resident, we are creating it here.
3113          */
3114         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3115                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3116         }
3117
3118         pde = pmap_pde(pmap, va);
3119         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3120                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3121         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3122
3123         /*
3124          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3125          */
3126         if (pte == NULL) {
3127                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3128                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3129         }
3130
3131         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3132         om = NULL;
3133         origpte = *pte;
3134         opa = origpte & PG_FRAME;
3135
3136         /*
3137          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3138          */
3139         if (origpte && (opa == pa)) {
3140                 /*
3141                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3142                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3143                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3144                  * the PT page will be also.
3145                  */
3146                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3147                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3148                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3149                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3150
3151                 /*
3152                  * Remove extra pte reference
3153                  */
3154                 if (mpte)
3155                         mpte->wire_count--;
3156
3157                 /*
3158                  * We might be turning off write access to the page,
3159                  * so we go ahead and sense modify status.
3160                  */
3161                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3162                         om = m;
3163                         pa |= PG_MANAGED;
3164                 }
3165                 goto validate;
3166         } 
3167         /*
3168          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3169          * handle validating new mapping.
3170          */
3171         if (opa) {
3172                 if (origpte & PG_W)
3173                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3174                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3175                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3176                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3177                 }
3178                 if (mpte != NULL) {
3179                         mpte->wire_count--;
3180                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3181                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3182                              " va: 0x%x", va));
3183                 }
3184         } else
3185                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3186
3187         /*
3188          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3189          */
3190         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3191                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3192                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3193                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3194                 pa |= PG_MANAGED;
3195         }
3196
3197         /*
3198          * Increment counters
3199          */
3200         if (wired)
3201                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3202
3203 validate:
3204         /*
3205          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3206          */
3207         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3208         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3209                 newpte |= PG_RW;
3210                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3211         }
3212 #ifdef PAE
3213         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3214                 newpte |= pg_nx;
3215 #endif
3216         if (wired)
3217                 newpte |= PG_W;
3218         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3219                 newpte |= PG_U;
3220         if (pmap == kernel_pmap)
3221                 newpte |= pgeflag;
3222
3223         /*
3224          * if the mapping or permission bits are different, we need
3225          * to update the pte.
3226          */
3227         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3228                 newpte |= PG_A;
3229                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3230                         newpte |= PG_M;
3231                 if (origpte & PG_V) {
3232                         invlva = FALSE;
3233                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3234                         if (origpte & PG_A) {
3235                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3236                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3237                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3238                                         invlva = TRUE;
3239 #ifdef PAE
3240                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3241                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3242                                         invlva = TRUE;
3243 #endif
3244                         }
3245                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3246                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3247                                         vm_page_dirty(om);
3248                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3249                                         invlva = TRUE;
3250                         }
3251                         if (invlva)
3252                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3253                 } else
3254                         pte_store(pte, newpte);
3255         }
3256
3257         /*
3258          * If both the page table page and the reservation are fully
3259          * populated, then attempt promotion.
3260          */
3261         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3262             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3263                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3264
3265         sched_unpin();
3266         vm_page_unlock_queues();
3267         PMAP_UNLOCK(pmap);
3268 }
3269
3270 /*
3271  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3272  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3273  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3274  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3275  */
3276 static boolean_t
3277 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3278 {
3279         pd_entry_t *pde, newpde;
3280
3281         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3282         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3283         pde = pmap_pde(pmap, va);
3284         if (*pde != 0) {
3285                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3286                     " in pmap %p", va, pmap);
3287                 return (FALSE);
3288         }
3289         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3290             PG_PS | PG_V;
3291         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3292                 newpde |= PG_MANAGED;
3293
3294                 /*
3295                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3296                  */
3297                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3298                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3299                             " in pmap %p", va, pmap);
3300                         return (FALSE);
3301                 }
3302         }
3303 #ifdef PAE
3304         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3305                 newpde |= pg_nx;
3306 #endif
3307         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3308                 newpde |= PG_U;
3309
3310         /*
3311          * Increment counters.
3312          */
3313         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3314
3315         /*
3316          * Map the superpage.
3317          */
3318         pde_store(pde, newpde);
3319
3320         pmap_pde_mappings++;
3321         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3322             " in pmap %p", va, pmap);
3323         return (TRUE);
3324 }
3325
3326 /*
3327  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3328  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3329  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3330  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3331  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3332  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3333  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3334  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3335  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3336  * corresponding offset from m_start are mapped.
3337  */
3338 void
3339 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3340     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3341 {
3342         vm_offset_t va;
3343         vm_page_t m, mpte;
3344         vm_pindex_t diff, psize;
3345
3346         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3347         psize = atop(end - start);
3348         mpte = NULL;
3349         m = m_start;
3350         PMAP_LOCK(pmap);
3351         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3352                 va = start + ptoa(diff);
3353                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3354                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3355                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3356                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3357                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3358                 else
3359                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3360                             mpte);
3361                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3362         }
3363         PMAP_UNLOCK(pmap);
3364 }
3365
3366 /*
3367  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3368  * 1. Current pmap & pmap exists.
3369  * 2. Not wired.
3370  * 3. Read access.
3371  * 4. No page table pages.
3372  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3373  */
3374
3375 void
3376 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3377 {
3378
3379         PMAP_LOCK(pmap);
3380         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3381         PMAP_UNLOCK(pmap);
3382 }
3383
3384 static vm_page_t
3385 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3386     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3387 {
3388         pt_entry_t *pte;
3389         vm_paddr_t pa;
3390         vm_page_t free;
3391
3392         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3393             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3394             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3395         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3396         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3397
3398         /*
3399          * In the case that a page table page is not
3400          * resident, we are creating it here.
3401          */
3402         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3403                 unsigned ptepindex;
3404                 pd_entry_t ptepa;
3405
3406                 /*
3407                  * Calculate pagetable page index
3408                  */
3409                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3410                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3411                         mpte->wire_count++;
3412                 } else {
3413                         /*
3414                          * Get the page directory entry
3415                          */
3416                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3417
3418                         /*
3419                          * If the page table page is mapped, we just increment
3420                          * the hold count, and activate it.
3421                          */
3422                         if (ptepa) {
3423                                 if (ptepa & PG_PS)
3424                                         return (NULL);
3425                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3426                                 mpte->wire_count++;
3427                         } else {
3428                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3429                                     M_NOWAIT);
3430                                 if (mpte == NULL)
3431                                         return (mpte);
3432                         }
3433                 }
3434         } else {
3435                 mpte = NULL;
3436         }
3437
3438         /*
3439          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3440          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3441          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3442          * But that isn't as quick as vtopte.
3443          */
3444         pte = vtopte(va);
3445         if (*pte) {
3446                 if (mpte != NULL) {
3447                         mpte->wire_count--;
3448                         mpte = NULL;
3449                 }
3450                 return (mpte);
3451         }
3452
3453         /*
3454          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3455          */
3456         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3457             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3458                 if (mpte != NULL) {
3459                         free = NULL;
3460                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3461                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3462                                 pmap_free_zero_pages(free);
3463                         }
3464                         
3465                         mpte = NULL;
3466                 }
3467                 return (mpte);
3468         }
3469
3470         /*
3471          * Increment counters
3472          */
3473         pmap->pm_stats.resident_count++;
3474
3475         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3476 #ifdef PAE
3477         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3478                 pa |= pg_nx;
3479 #endif
3480
3481         /*
3482          * Now validate mapping with RO protection
3483          */
3484         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3485                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3486         else
3487                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3488         return mpte;
3489 }
3490
3491 /*
3492  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3493  * to be used for panic dumps.
3494  */
3495 void *
3496 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3497 {
3498         vm_offset_t va;
3499
3500         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3501         pmap_kenter(va, pa);
3502         invlpg(va);
3503         return ((void *)crashdumpmap);
3504 }
3505
3506 /*
3507  * This code maps large physical mmap regions into the
3508  * processor address space.  Note that some shortcuts
3509  * are taken, but the code works.
3510  */
3511 void
3512 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3513     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3514 {
3515         pd_entry_t *pde;
3516         vm_paddr_t pa, ptepa;
3517         vm_page_t p;
3518         int pat_mode;
3519
3520         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3521         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3522             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3523         if (pseflag && 
3524             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3525                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3526                         return;
3527                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3528                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3529                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3530                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3531
3532                 /*
3533                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3534                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3535                  */
3536                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3537                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3538                         return;
3539
3540                 /*
3541                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3542                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3543                  * memory attributes.
3544                  */
3545                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3546                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3547                     pa += PAGE_SIZE) {
3548                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3549                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3550                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3551                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3552                                 return;
3553                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3554                 }
3555
3556                 /*
3557                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3558                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3559                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3560                  */
3561                 PMAP_LOCK(pmap);
3562                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3563                     size; pa += NBPDR) {
3564                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3565                         if (*pde == 0) {
3566                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3567                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3568                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3569                                     PAGE_SIZE;
3570                                 pmap_pde_mappings++;
3571                         }
3572                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3573                         addr += NBPDR;
3574                 }
3575                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3576         }
3577 }
3578
3579 /*
3580  *      Routine:        pmap_change_wiring
3581  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3582  *                      pair.
3583  *      In/out conditions:
3584  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3585  */
3586 void
3587 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3588 {
3589         pd_entry_t *pde;
3590         pt_entry_t *pte;
3591         boolean_t are_queues_locked;
3592
3593         are_queues_locked = FALSE;
3594 retry:
3595         PMAP_LOCK(pmap);
3596         pde = pmap_pde(pmap, va);
3597         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3598                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3599                         if (!are_queues_locked) {
3600                                 are_queues_locked = TRUE;
3601                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3602                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3603                                         vm_page_lock_queues();
3604                                         goto retry;
3605                                 }
3606                         }
3607                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3608                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3609                 } else
3610                         goto out;
3611         }
3612         pte = pmap_pte(pmap, va);
3613
3614         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3615                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3616         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3617                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3618
3619         /*
3620          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3621          * invalidate TLB.
3622          */
3623         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3624         pmap_pte_release(pte);
3625 out:
3626         if (are_queues_locked)
3627                 vm_page_unlock_queues();
3628         PMAP_UNLOCK(pmap);
3629 }
3630
3631
3632
3633 /*
3634  *      Copy the range specified by src_addr/len
3635  *      from the source map to the range dst_addr/len
3636  *      in the destination map.
3637  *
3638  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3639  */
3640
3641 void
3642 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3643     vm_offset_t src_addr)
3644 {
3645         vm_page_t   free;
3646         vm_offset_t addr;
3647         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3648         vm_offset_t pdnxt;
3649
3650         if (dst_addr != src_addr)
3651                 return;
3652
3653         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3654                 return;
3655
3656         vm_page_lock_queues();
3657         if (dst_pmap < src_pmap) {
3658                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3659                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3660         } else {
3661                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3662                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3663         }
3664         sched_pin();
3665         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3666                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3667                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3668                 pd_entry_t srcptepaddr;
3669                 unsigned ptepindex;
3670
3671                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3672                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3673
3674                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3675                 if (pdnxt < addr)
3676                         pdnxt = end_addr;
3677                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3678
3679                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3680                 if (srcptepaddr == 0)
3681                         continue;
3682                         
3683                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3684                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3685                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3686                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3687                             PG_PS_FRAME))) {
3688                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3689                                     ~PG_W;
3690                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3691                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3692                         }
3693                         continue;
3694                 }
3695
3696                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3697                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3698                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3699
3700                 if (pdnxt > end_addr)
3701                         pdnxt = end_addr;
3702
3703                 src_pte = vtopte(addr);
3704                 while (addr < pdnxt) {
3705                         pt_entry_t ptetemp;
3706                         ptetemp = *src_pte;
3707                         /*
3708                          * we only virtual copy managed pages
3709                          */
3710                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3711                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3712                                     M_NOWAIT);
3713                                 if (dstmpte == NULL)
3714                                         goto out;
3715                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3716                                 if (*dst_pte == 0 &&
3717                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3718                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3719                                         /*
3720                                          * Clear the wired, modified, and
3721                                          * accessed (referenced) bits
3722                                          * during the copy.
3723                                          */
3724                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3725                                             PG_A);
3726                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3727                                 } else {
3728                                         free = NULL;
3729                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3730                                             dstmpte, &free)) {
3731                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3732                                                     addr);
3733                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3734                                         }
3735                                         goto out;
3736                                 }
3737                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3738                                         break;
3739                         }
3740                         addr += PAGE_SIZE;
3741                         src_pte++;
3742                 }
3743         }
3744 out:
3745         sched_unpin();
3746         vm_page_unlock_queues();
3747         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3748         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3749 }       
3750
3751 static __inline void
3752 pagezero(void *page)
3753 {
3754 #if defined(I686_CPU)
3755         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3756 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3757                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3758                         sse2_pagezero(page);
3759                 else
3760 #endif
3761                         i686_pagezero(page);
3762         } else
3763 #endif
3764                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3765 }
3766
3767 /*
3768  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3769  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3770  */
3771 void
3772 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3773 {
3774         struct sysmaps *sysmaps;
3775
3776         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3777         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3778         if (*sysmaps->CMAP2)
3779                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3780         sched_pin();
3781         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3782             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3783         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3784         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3785         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3786         sched_unpin();
3787         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3788 }
3789
3790 /*
3791  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3792  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3793  *
3794  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3795  */
3796 void
3797 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3798 {
3799         struct sysmaps *sysmaps;
3800
3801         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3802         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3803         if (*sysmaps->CMAP2)
3804                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3805         sched_pin();
3806         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3807             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3808         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3809         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3810                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3811         else
3812                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3813         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3814         sched_unpin();
3815         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3816 }
3817
3818 /*
3819  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3820  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3821  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3822  *      outside of Giant.
3823  */
3824 void
3825 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
3826 {
3827
3828         if (*CMAP3)
3829                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
3830         sched_pin();
3831         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3832             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3833         invlcaddr(CADDR3);
3834         pagezero(CADDR3);
3835         *CMAP3 = 0;
3836         sched_unpin();
3837 }
3838
3839 /*
3840  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
3841  *      page by mapping the page into virtual memory and using
3842  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
3843  *      time.
3844  */
3845 void
3846 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
3847 {
3848         struct sysmaps *sysmaps;
3849
3850         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3851         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3852         if (*sysmaps->CMAP1)
3853                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
3854         if (*sysmaps->CMAP2)
3855                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
3856         sched_pin();
3857         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
3858         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
3859         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
3860             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
3861         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
3862             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
3863         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
3864         *sysmaps->CMAP1 = 0;
3865         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3866         sched_unpin();
3867         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3872  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3873  * be changed upwards or downwards in the future; it
3874  * is only necessary that true be returned for a small
3875  * subset of pmaps for proper page aging.
3876  */
3877 boolean_t
3878 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3879 {
3880         struct md_page *pvh;
3881         pv_entry_t pv;
3882         int loops = 0;
3883
3884         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3885                 return FALSE;
3886
3887         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3888         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3889                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
3890                         return TRUE;
3891                 }
3892                 loops++;
3893                 if (loops >= 16)
3894                         break;
3895         }
3896         if (loops < 16) {
3897                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3898                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3899                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
3900                                 return (TRUE);
3901                         loops++;
3902                         if (loops >= 16)
3903                                 break;
3904                 }
3905         }
3906         return (FALSE);
3907 }
3908
3909 /*
3910  *      pmap_page_wired_mappings:
3911  *
3912  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
3913  *      that are wired.
3914  */
3915 int
3916 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
3917 {
3918         int count;
3919
3920         count = 0;
3921         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
3922                 return (count);
3923         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
3924         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
3925 }
3926
3927 /*
3928  *      pmap_pvh_wired_mappings:
3929  *
3930  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
3931  */
3932 static int
3933 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
3934 {
3935         pmap_t pmap;
3936         pt_entry_t *pte;
3937         pv_entry_t pv;
3938
3939         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3940         sched_pin();
3941         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
3942                 pmap = PV_PMAP(pv);
3943                 PMAP_LOCK(pmap);
3944                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3945                 if ((*pte & PG_W) != 0)
3946                         count++;
3947                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3948         }
3949         sched_unpin();
3950         return (count);
3951 }
3952
3953 /*
3954  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
3955  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
3956  */
3957 boolean_t
3958 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
3959 {
3960         struct md_page *pvh;
3961
3962         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
3963                 return (FALSE);
3964         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3965         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
3966                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
3967                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
3968         } else
3969                 return (TRUE);
3970 }
3971
3972 /*
3973  * Remove all pages from specified address space
3974  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3975  * is special cased for current process only, but
3976  * can have the more generic (and slightly slower)
3977  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3978  * in the case of running down an entire address space.
3979  */
3980 void
3981 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
3982 {
3983         pt_entry_t *pte, tpte;
3984         vm_page_t free = NULL;
3985         vm_page_t m, mpte, mt;
3986         pv_entry_t pv;
3987         struct md_page *pvh;
3988         struct pv_chunk *pc, *npc;
3989         int field, idx;
3990         int32_t bit;
3991         uint32_t inuse, bitmask;
3992         int allfree;
3993
3994         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
3995                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
3996                 return;
3997         }
3998         vm_page_lock_queues();
3999         PMAP_LOCK(pmap);
4000         sched_pin();
4001         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4002                 allfree = 1;
4003                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4004                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4005                         while (inuse != 0) {
4006                                 bit = bsfl(inuse);
4007                                 bitmask = 1UL << bit;
4008                                 idx = field * 32 + bit;
4009                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4010                                 inuse &= ~bitmask;
4011
4012                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4013                                 tpte = *pte;
4014                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4015                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4016                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4017                                 }
4018
4019                                 if (tpte == 0) {
4020                                         printf(
4021                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4022                                             pte, pv->pv_va);
4023                                         panic("bad pte");
4024                                 }
4025
4026 /*
4027  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4028  */
4029                                 if (tpte & PG_W) {
4030                                         allfree = 0;
4031                                         continue;
4032                                 }
4033
4034                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4035                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4036                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4037                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4038                                     (uintmax_t)tpte));
4039
4040                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4041                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4042                                         (uintmax_t)tpte));
4043
4044                                 pte_clear(pte);
4045
4046                                 /*
4047                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4048                                  */
4049                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4050                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4051                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4052                                                         vm_page_dirty(mt);
4053                                         } else
4054                                                 vm_page_dirty(m);
4055                                 }
4056
4057                                 /* Mark free */
4058                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4059                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4060                                 pv_entry_count--;
4061                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4062                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4063                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4064                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4065                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4066                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4067                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4068                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4069                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4070                                         }
4071                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4072                                         if (mpte != NULL) {
4073                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4074                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4075                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4076                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4077                                                 mpte->wire_count = 0;
4078                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4079                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4080                                         }
4081                                 } else {
4082                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4083                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4084                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4085                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4086                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4087                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4088                                         }
4089                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4090                                 }
4091                         }
4092                 }
4093                 if (allfree) {
4094                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4095                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4096                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4097                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4098                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4099                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4100                         vm_page_unwire(m, 0);
4101                         vm_page_free(m);
4102                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4103                 }
4104         }
4105         sched_unpin();
4106         pmap_invalidate_all(pmap);
4107         vm_page_unlock_queues();
4108         PMAP_UNLOCK(pmap);
4109         pmap_free_zero_pages(free);
4110 }
4111
4112 /*
4113  *      pmap_is_modified:
4114  *
4115  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4116  *      in any physical maps.
4117  */
4118 boolean_t
4119 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4120 {
4121
4122         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4123                 return (FALSE);
4124         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4125                 return (TRUE);
4126         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4127 }
4128
4129 /*
4130  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4131  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4132  * mappings are supported.
4133  */
4134 static boolean_t
4135 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4136 {
4137         pv_entry_t pv;
4138         pt_entry_t *pte;
4139         pmap_t pmap;
4140         boolean_t rv;
4141
4142         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4143         rv = FALSE;
4144         sched_pin();
4145         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4146                 pmap = PV_PMAP(pv);
4147                 PMAP_LOCK(pmap);
4148                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4149                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4150                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4151                 if (rv)
4152                         break;
4153         }
4154         sched_unpin();
4155         return (rv);
4156 }
4157
4158 /*
4159  *      pmap_is_prefaultable:
4160  *
4161  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4162  *      for prefault.
4163  */
4164 boolean_t
4165 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4166 {
4167         pd_entry_t *pde;
4168         pt_entry_t *pte;
4169         boolean_t rv;
4170
4171         rv = FALSE;
4172         PMAP_LOCK(pmap);
4173         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4174         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4175                 pte = vtopte(addr);
4176                 rv = *pte == 0;
4177         }
4178         PMAP_UNLOCK(pmap);
4179         return (rv);
4180 }
4181
4182 /*
4183  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4184  */
4185 void
4186 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4187 {
4188         struct md_page *pvh;
4189         pv_entry_t next_pv, pv;
4190         pmap_t pmap;
4191         pd_entry_t *pde;
4192         pt_entry_t oldpte, *pte;
4193         vm_offset_t va;
4194
4195         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4196         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4197             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4198                 return;
4199         sched_pin();
4200         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4201         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4202                 va = pv->pv_va;
4203                 pmap = PV_PMAP(pv);
4204                 PMAP_LOCK(pmap);
4205                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4206                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4207                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4208                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4209         }
4210         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4211                 pmap = PV_PMAP(pv);
4212                 PMAP_LOCK(pmap);
4213                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4214                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4215                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4216                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4217 retry:
4218                 oldpte = *pte;
4219                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4220                         /*
4221                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4222                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4223                          * significant 32 bits.
4224                          */
4225                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4226                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4227                                 goto retry;
4228                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4229                                 vm_page_dirty(m);
4230                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4231                 }
4232                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4233         }
4234         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4235         sched_unpin();
4236 }
4237
4238 /*
4239  *      pmap_ts_referenced:
4240  *
4241  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4242  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4243  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4244  *      reference bits set.
4245  *
4246  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4247  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4248  *      optimal aging of shared pages.
4249  */
4250 int
4251 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4252 {
4253         struct md_page *pvh;
4254         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4255         pmap_t pmap;
4256         pd_entry_t oldpde, *pde;
4257         pt_entry_t *pte;
4258         vm_offset_t va;
4259         int rtval = 0;
4260
4261         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4262                 return (rtval);
4263         sched_pin();
4264         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4265         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4266         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4267                 va = pv->pv_va;
4268                 pmap = PV_PMAP(pv);
4269                 PMAP_LOCK(pmap);
4270                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4271                 oldpde = *pde;
4272                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4273                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4274                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4275                                         /*
4276                                          * Remove the mapping to a single page
4277                                          * so that a subsequent access may
4278                                          * repromote.  Since the underlying
4279                                          * page table page is fully populated,
4280                                          * this removal never frees a page
4281                                          * table page.
4282                                          */
4283                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4284                                             PG_PS_FRAME);
4285                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4286                                         rtval++;
4287                                         if (rtval > 4) {
4288                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4289                                                 return (rtval);
4290                                         }
4291                                 }
4292                         }
4293                 }
4294                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4295         }
4296         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4297                 pvf = pv;
4298                 do {
4299                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4300                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4301                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4302                         pmap = PV_PMAP(pv);
4303                         PMAP_LOCK(pmap);
4304                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4305                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4306                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4307                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4308                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4309                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4310                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4311                                 rtval++;
4312                                 if (rtval > 4)
4313                                         pvn = NULL;
4314                         }
4315                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4316                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4317         }
4318         sched_unpin();
4319         return (rtval);
4320 }
4321
4322 /*
4323  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4324  */
4325 void
4326 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4327 {
4328         struct md_page *pvh;
4329         pv_entry_t next_pv, pv;
4330         pmap_t pmap;
4331         pd_entry_t oldpde, *pde;
4332         pt_entry_t oldpte, *pte;
4333         vm_offset_t va;
4334
4335         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4336         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4337                 return;
4338         sched_pin();
4339         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4340         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4341                 va = pv->pv_va;
4342                 pmap = PV_PMAP(pv);
4343                 PMAP_LOCK(pmap);
4344                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4345                 oldpde = *pde;
4346                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4347                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4348                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4349                                         /*
4350                                          * Write protect the mapping to a
4351                                          * single page so that a subsequent
4352                                          * write access may repromote.
4353                                          */
4354                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4355                                             PG_PS_FRAME);
4356                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4357                                         oldpte = *pte;
4358                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4359                                                 /*
4360                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4361                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4362                                                  * significant 32 bits.
4363                                                  */
4364                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4365                                                     oldpte,
4366                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4367                                                         oldpte = *pte;
4368                                                 vm_page_dirty(m);
4369                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4370                                         }
4371                                 }
4372                         }
4373                 }
4374                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4375         }
4376         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4377                 pmap = PV_PMAP(pv);
4378                 PMAP_LOCK(pmap);
4379                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4380                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4381                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4382                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4383                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4384                         /*
4385                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4386                          * in size, PG_M is among the least significant
4387                          * 32 bits. 
4388                          */
4389                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4390                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4391                 }
4392                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4393         }
4394         sched_unpin();
4395 }
4396
4397 /*
4398  *      pmap_clear_reference:
4399  *
4400  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4401  */
4402 void
4403 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4404 {
4405         struct md_page *pvh;
4406         pv_entry_t next_pv, pv;
4407         pmap_t pmap;
4408         pd_entry_t oldpde, *pde;
4409         pt_entry_t *pte;
4410         vm_offset_t va;
4411
4412         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4413         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4414                 return;
4415         sched_pin();
4416         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4417         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4418                 va = pv->pv_va;
4419                 pmap = PV_PMAP(pv);
4420                 PMAP_LOCK(pmap);
4421                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4422                 oldpde = *pde;
4423                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4424                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4425                                 /*
4426                                  * Remove the mapping to a single page so
4427                                  * that a subsequent access may repromote.
4428                                  * Since the underlying page table page is
4429                                  * fully populated, this removal never frees
4430                                  * a page table page.
4431                                  */
4432                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4433                                     PG_PS_FRAME);
4434                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4435                         }
4436                 }
4437                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4438         }
4439         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4440                 pmap = PV_PMAP(pv);
4441                 PMAP_LOCK(pmap);
4442                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4443                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4444                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4445                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4446                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4447                         /*
4448                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4449                          * in size, PG_A is among the least significant
4450                          * 32 bits. 
4451                          */
4452                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4453                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4454                 }
4455                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4456         }
4457         sched_unpin();
4458 }
4459
4460 /*
4461  * Miscellaneous support routines follow
4462  */
4463
4464 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4465 static __inline void
4466 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4467 {
4468         u_int opte, npte;
4469
4470         /*
4471          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4472          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4473          */
4474         do {
4475                 opte = *(u_int *)pte;
4476                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4477                 npte |= cache_bits;
4478         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4479 }
4480
4481 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4482 static __inline void
4483 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4484 {
4485         u_int opde, npde;
4486
4487         /*
4488          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4489          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4490          */
4491         do {
4492                 opde = *(u_int *)pde;
4493                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4494                 npde |= cache_bits;
4495         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4496 }
4497
4498 /*
4499  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4500  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4501  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4502  * NOT real memory.
4503  */
4504 void *
4505 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4506 {
4507         vm_offset_t va, offset;
4508         vm_size_t tmpsize;
4509
4510         offset = pa & PAGE_MASK;
4511         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4512         pa = pa & PG_FRAME;
4513
4514         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4515                 va = KERNBASE + pa;
4516         else
4517                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4518         if (!va)
4519                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4520
4521         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4522                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4523         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4524         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4525         return ((void *)(va + offset));
4526 }
4527
4528 void *
4529 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4530 {
4531
4532         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4533 }
4534
4535 void *
4536 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4537 {
4538
4539         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4540 }
4541
4542 void
4543 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4544 {
4545         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4546
4547         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4548                 return;
4549         base = trunc_page(va);
4550         offset = va & PAGE_MASK;
4551         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4552         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4553                 pmap_kremove(tmpva);
4554         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4555         kmem_free(kernel_map, base, size);
4556 }
4557
4558 /*
4559  * Sets the memory attribute for the specified page.
4560  */
4561 void
4562 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4563 {
4564         struct sysmaps *sysmaps;
4565         vm_offset_t sva, eva;
4566
4567         m->md.pat_mode = ma;
4568         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4569                 return;
4570
4571         /*
4572          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4573          * See pmap_invalidate_cache_range().
4574          *
4575          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4576          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4577          * flushes the cache.
4578          */    
4579         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4580                 return;
4581
4582         /*
4583          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4584          * support self snoop, map the page transient and do
4585          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4586          * pmap_invalidate_cache_range().
4587          */
4588         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4589                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4590                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4591                 if (*sysmaps->CMAP2)
4592                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4593                 sched_pin();
4594                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4595                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4596                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4597                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4598                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4599         } else
4600                 sva = eva = 0; /* gcc */
4601         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4602         if (sva != 0) {
4603                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4604                 sched_unpin();
4605                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4606         }
4607 }
4608
4609 /*
4610  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4611  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4612  * completely contained within either the kernel map.
4613  *
4614  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4615  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4616  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4617  * there was insufficient memory available to complete the change.
4618  */
4619 int
4620 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4621 {
4622         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4623         pd_entry_t *pde;
4624         pt_entry_t *pte;
4625         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4626         boolean_t changed;
4627
4628         base = trunc_page(va);
4629         offset = va & PAGE_MASK;
4630         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4631
4632         /*
4633          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4634          */
4635         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4636                 return (EINVAL);
4637
4638         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4639         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4640         changed = FALSE;
4641
4642         /*
4643          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4644          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4645          */
4646         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4647         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4648                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4649                 if (*pde == 0) {
4650                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4651                         return (EINVAL);
4652                 }
4653                 if (*pde & PG_PS) {
4654                         /*
4655                          * If the current 2/4MB page already has
4656                          * the required memory type, then we need not
4657                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4658                          * the next 2/4MB page frame.
4659                          */
4660                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4661                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4662                                 continue;
4663                         }
4664
4665                         /*
4666                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4667                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4668                          * within the range, then we need not break
4669                          * down this page into 4KB pages.
4670                          */
4671                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4672                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4673                                 tmpva += NBPDR;
4674                                 continue;
4675                         }
4676                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4677                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4678                                 return (ENOMEM);
4679                         }
4680                 }
4681                 pte = vtopte(tmpva);
4682                 if (*pte == 0) {
4683                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4684                         return (EINVAL);
4685                 }
4686                 tmpva += PAGE_SIZE;
4687         }
4688         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4689
4690         /*
4691          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4692          * cache mode if required.
4693          */
4694         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4695                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4696                 if (*pde & PG_PS) {
4697                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4698                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4699                                 changed = TRUE;
4700                         }
4701                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4702                 } else {
4703                         pte = vtopte(tmpva);
4704                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4705                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4706                                 changed = TRUE;
4707                         }
4708                         tmpva += PAGE_SIZE;
4709                 }
4710         }
4711
4712         /*
4713          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4714          * shouldn't be, etc.
4715          */
4716         if (changed) {
4717                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4718                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4719         }
4720         return (0);
4721 }
4722
4723 /*
4724  * perform the pmap work for mincore
4725  */
4726 int
4727 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4728 {
4729         pd_entry_t *pdep;
4730         pt_entry_t *ptep, pte;
4731         vm_paddr_t pa;
4732         vm_page_t m;
4733         int val = 0;
4734         
4735         PMAP_LOCK(pmap);
4736         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4737         if (*pdep != 0) {
4738                 if (*pdep & PG_PS) {
4739                         pte = *pdep;
4740                         val = MINCORE_SUPER;
4741                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4742                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4743                             PG_FRAME;
4744                 } else {
4745                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4746                         pte = *ptep;
4747                         pmap_pte_release(ptep);
4748                         pa = pte & PG_FRAME;
4749                 }
4750         } else {
4751                 pte = 0;
4752                 pa = 0;
4753         }
4754         PMAP_UNLOCK(pmap);
4755
4756         if (pte != 0) {
4757                 val |= MINCORE_INCORE;
4758                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4759                         return val;
4760
4761                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4762
4763                 /*
4764                  * Modified by us
4765                  */
4766                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4767                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4768                 else {
4769                         /*
4770                          * Modified by someone else
4771                          */
4772                         vm_page_lock_queues();
4773                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4774                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4775                         vm_page_unlock_queues();
4776                 }
4777                 /*
4778                  * Referenced by us
4779                  */
4780                 if (pte & PG_A)
4781                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4782                 else {
4783                         /*
4784                          * Referenced by someone else
4785                          */
4786                         vm_page_lock_queues();
4787                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4788                             pmap_ts_referenced(m)) {
4789                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4790                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4791                         }
4792                         vm_page_unlock_queues();
4793                 }
4794         } 
4795         return val;
4796 }
4797
4798 void
4799 pmap_activate(struct thread *td)
4800 {
4801         pmap_t  pmap, oldpmap;
4802         u_int32_t  cr3;
4803
4804         critical_enter();
4805         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4806         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4807 #if defined(SMP)
4808         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4809         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4810 #else
4811         oldpmap->pm_active &= ~1;
4812         pmap->pm_active |= 1;
4813 #endif
4814 #ifdef PAE
4815         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4816 #else
4817         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4818 #endif
4819         /*
4820          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4821          */
4822         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4823         load_cr3(cr3);
4824         PCPU_SET(curpmap, pmap);
4825         critical_exit();
4826 }
4827
4828 /*
4829  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
4830  *      different alignment might result in more superpage mappings.
4831  */
4832 void
4833 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
4834     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
4835 {
4836         vm_offset_t superpage_offset;
4837
4838         if (size < NBPDR)
4839                 return;
4840         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
4841                 offset += ptoa(object->pg_color);
4842         superpage_offset = offset & PDRMASK;
4843         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
4844             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
4845                 return;
4846         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
4847                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4848         else
4849                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
4850 }
4851
4852
4853 #if defined(PMAP_DEBUG)
4854 pmap_pid_dump(int pid)
4855 {
4856         pmap_t pmap;
4857         struct proc *p;
4858         int npte = 0;
4859         int index;
4860
4861         sx_slock(&allproc_lock);
4862         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
4863                 if (p->p_pid != pid)
4864                         continue;
4865
4866                 if (p->p_vmspace) {
4867                         int i,j;
4868                         index = 0;
4869                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
4870                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
4871                                 pd_entry_t *pde;
4872                                 pt_entry_t *pte;
4873                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
4874                                 
4875                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
4876                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
4877                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4878                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
4879                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
4880                                                         if (index) {
4881                                                                 index = 0;
4882                                                                 printf("\n");
4883                                                         }
4884                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
4885                                                         return npte;
4886                                                 }
4887                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
4888                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
4889                                                         pt_entry_t pa;
4890                                                         vm_page_t m;
4891                                                         pa = *pte;
4892                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
4893                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
4894                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
4895                                                         npte++;
4896                                                         index++;
4897                                                         if (index >= 2) {
4898                                                                 index = 0;
4899                                                                 printf("\n");
4900                                                         } else {
4901                                                                 printf(" ");
4902                                                         }
4903                                                 }
4904                                         }
4905                                 }
4906                         }
4907                 }
4908         }
4909         sx_sunlock(&allproc_lock);
4910         return npte;
4911 }
4912 #endif
4913
4914 #if defined(DEBUG)
4915
4916 static void     pads(pmap_t pm);
4917 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
4918
4919 /* print address space of pmap*/
4920 static void
4921 pads(pmap_t pm)
4922 {
4923         int i, j;
4924         vm_paddr_t va;
4925         pt_entry_t *ptep;
4926
4927         if (pm == kernel_pmap)
4928                 return;
4929         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
4930                 if (pm->pm_pdir[i])
4931                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
4932                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
4933                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
4934                                         continue;
4935                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
4936                                         continue;
4937                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
4938                                 if (pmap_pte_v(ptep))
4939                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
4940                         };
4941
4942 }
4943
4944 void
4945 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
4946 {
4947         pv_entry_t pv;
4948         pmap_t pmap;
4949         vm_page_t m;
4950
4951         printf("pa %x", pa);
4952         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4953         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4954                 pmap = PV_PMAP(pv);
4955                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
4956                 pads(pmap);
4957         }
4958         printf(" ");
4959 }
4960 #endif