]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/8.1.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Copy stable/8 to releng/8.1 in preparation for 8.1-RC1.
[FreeBSD/releng/8.1.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      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 extern u_int32_t KPTphys;
210
211 #ifdef PAE
212 pt_entry_t pg_nx;
213 static uma_zone_t pdptzone;
214 #endif
215
216 static int pat_works;                   /* Is page attribute table sane? */
217
218 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
219
220 static int pg_ps_enabled;
221 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
222     "Are large page mappings enabled?");
223
224 /*
225  * Data for the pv entry allocation mechanism
226  */
227 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
228 static struct md_page *pv_table;
229 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
230
231 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
232 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
233 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
234
235 /*
236  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
237  */
238 struct sysmaps {
239         struct  mtx lock;
240         pt_entry_t *CMAP1;
241         pt_entry_t *CMAP2;
242         caddr_t CADDR1;
243         caddr_t CADDR2;
244 };
245 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
246 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *KPTmap;
247 static pt_entry_t *CMAP3;
248 static pd_entry_t *KPTD;
249 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
250 static caddr_t CADDR3;
251 struct msgbuf *msgbufp = 0;
252
253 /*
254  * Crashdump maps.
255  */
256 static caddr_t crashdumpmap;
257
258 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
259 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
260 #ifdef SMP
261 static int PMAP1cpu;
262 static int PMAP1changedcpu;
263 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
264            &PMAP1changedcpu, 0,
265            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
266 #endif
267 static int PMAP1changed;
268 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
269            &PMAP1changed, 0,
270            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
271 static int PMAP1unchanged;
272 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
273            &PMAP1unchanged, 0,
274            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
275 static struct mtx PMAP2mutex;
276
277 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
278 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
279 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
280 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
281 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
282 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
283 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
284                     vm_offset_t va);
285 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
286
287 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
288 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
289     vm_prot_t prot);
290 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
291     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
292 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
293 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
294 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
295 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
296 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
297 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
298 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
299 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
300 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
301     vm_prot_t prot);
302 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
303 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
304     vm_page_t *free);
305 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
306     vm_page_t *free);
307 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
309     vm_page_t *free);
310 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
311                                         vm_offset_t va);
312 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
313 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
314     vm_page_t m);
315 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
316     pd_entry_t newpde);
317 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
318
319 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
320
321 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
322 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
323 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
324 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
325 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
326 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
327 #ifdef PAE
328 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
329 #endif
330
331 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
332 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
333
334 /*
335  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
336  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
337  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
338  */
339 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
340
341 /*
342  * Move the kernel virtual free pointer to the next
343  * 4MB.  This is used to help improve performance
344  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
345  * (.text, .data, .bss)
346  */
347 static vm_offset_t
348 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
349 {
350         vm_offset_t newaddr = addr;
351
352 #ifndef DISABLE_PSE
353         if (cpu_feature & CPUID_PSE)
354                 newaddr = (addr + PDRMASK) & ~PDRMASK;
355 #endif
356         return newaddr;
357 }
358
359 /*
360  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
361  *
362  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
363  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
364  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
365  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
366  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
367  *      (physical) address starting relative to 0]
368  */
369 void
370 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
371 {
372         vm_offset_t va;
373         pt_entry_t *pte, *unused;
374         struct sysmaps *sysmaps;
375         int i;
376
377         /*
378          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
379          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
380          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
381          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
382          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
383          * in this calculation.
384          */
385         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
386         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
387
388         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
389
390         /*
391          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
392          */
393         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
394         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
395 #ifdef PAE
396         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
397 #endif
398         kernel_pmap->pm_root = NULL;
399         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
400         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
401         LIST_INIT(&allpmaps);
402
403         /*
404          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
405          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
406          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
407          * being changed.
408          */
409         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
410         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
411         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
412         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
413         nkpt = NKPT;
414
415         /*
416          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
417          * mapping of pages.
418          */
419 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
420         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
421
422         va = virtual_avail;
423         pte = vtopte(va);
424
425         /*
426          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
427          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
428          */
429         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
430                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
431                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
432                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
433                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
434         }
435         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
436         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
437
438         /*
439          * Crashdump maps.
440          */
441         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
442
443         /*
444          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
445          */
446         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
447
448         /*
449          * msgbufp is used to map the system message buffer.
450          */
451         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
452
453         /*
454          * KPTmap is used by pmap_kextract().
455          */
456         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
457
458         for (i = 0; i < NKPT; i++)
459                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
460
461         /*
462          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
463          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
464          */
465         KPTD -= KPTDI;
466         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
467
468         /*
469          * ptemap is used for pmap_pte_quick
470          */
471         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
472         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
473
474         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
475
476         virtual_avail = va;
477
478         /*
479          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
480          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
481          * mapping must not have PG_G set. 
482          */
483 #ifdef XBOX
484         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
485          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
486          * Better fixes are very welcome! */
487         if (!arch_i386_is_xbox)
488 #endif
489         for (i = 1; i < NKPT; i++)
490                 PTD[i] = 0;
491
492         /* Initialize the PAT MSR if present. */
493         pmap_init_pat();
494
495         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
496         pmap_set_pg();
497 }
498
499 /*
500  * Setup the PAT MSR.
501  */
502 void
503 pmap_init_pat(void)
504 {
505         uint64_t pat_msr;
506
507         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
508         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT))
509                 return;
510
511         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL ||
512             (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe)) {
513                 /*
514                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC, and UC-.
515                  * Program 4 and 5 as WP and WC.
516                  * Leave 6 and 7 as UC and UC-.
517                  */
518                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
519                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(4) | PAT_MASK(5));
520                 pat_msr |= PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED) |
521                     PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
522                 pat_works = 1;
523         } else {
524                 /*
525                  * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
526                  * PAT entries.  Thus, just replace PAT Index 2 with WC instead
527                  * of UC-.
528                  *
529                  *   Intel Pentium III Processor Specification Update
530                  * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
531                  * or Mode C Paging)
532                  *
533                  *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
534                  * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
535                  */
536                 pat_msr = rdmsr(MSR_PAT);
537                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
538                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
539                 pat_works = 0;
540         }
541         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
542 }
543
544 /*
545  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
546  */
547 void
548 pmap_set_pg(void)
549 {
550         pt_entry_t *pte;
551         vm_offset_t va, endva;
552
553         if (pgeflag == 0)
554                 return;
555
556         endva = KERNBASE + KERNend;
557
558         if (pseflag) {
559                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
560                 while (va  < endva) {
561                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
562                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
563                         va += NBPDR;
564                 }
565         } else {
566                 va = (vm_offset_t)btext;
567                 while (va < endva) {
568                         pte = vtopte(va);
569                         if (*pte)
570                                 *pte |= pgeflag;
571                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
572                         va += PAGE_SIZE;
573                 }
574         }
575 }
576
577 /*
578  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
579  */
580 void
581 pmap_page_init(vm_page_t m)
582 {
583
584         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
585         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
586 }
587
588 #ifdef PAE
589 static void *
590 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
591 {
592
593         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
594         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
595         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
596             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
597 }
598 #endif
599
600 /*
601  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
602  * Requirements:
603  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
604  *    are ever set, PG_V in particular.
605  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
606  *    on PAE systems.  This should be ok.
607  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
608  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
609  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
610  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
611  */
612 static vm_offset_t
613 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
614 {
615         pt_entry_t *pte;
616         vm_offset_t va;
617
618         va = *head;
619         if (va == 0)
620                 return (va);    /* Out of memory */
621         pte = vtopte(va);
622         *head = *pte;
623         if (*head & PG_V)
624                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
625         *pte = 0;
626         return (va);
627 }
628
629 static void
630 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
631 {
632         pt_entry_t *pte;
633
634         if (va & PG_V)
635                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
636         pte = vtopte(va);
637         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
638         *head = va;
639 }
640
641 static void
642 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
643 {
644         int i;
645         vm_offset_t va;
646
647         *head = 0;
648         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
649                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
650                 pmap_ptelist_free(head, va);
651         }
652 }
653
654
655 /*
656  *      Initialize the pmap module.
657  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
658  *      system needs to map virtual memory.
659  */
660 void
661 pmap_init(void)
662 {
663         vm_page_t mpte;
664         vm_size_t s;
665         int i, pv_npg;
666
667         /*
668          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
669          * page table pages.
670          */ 
671         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
672                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
673                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
674                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
675                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
676                 mpte->pindex = i + KPTDI;
677                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
678         }
679
680         /*
681          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
682          * high water mark so that the system can recover from excessive
683          * numbers of pv entries.
684          */
685         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
686         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
687         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
688         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
689         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
690
691         /*
692          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
693          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
694          * machine monitor.
695          */
696         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
697             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
698                 workaround_erratum383 = 1;
699
700         /*
701          * Are large page mappings supported and enabled?
702          */
703         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
704         if (pseflag == 0)
705                 pg_ps_enabled = 0;
706         else if (pg_ps_enabled) {
707                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
708                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
709                 pagesizes[1] = NBPDR;
710         }
711
712         /*
713          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
714          */
715         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
716         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
717
718         /*
719          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
720          */
721         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
722         s = round_page(s);
723         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
724         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
725                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
726
727         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
728         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
729             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
730         if (pv_chunkbase == NULL)
731                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
732         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
733 #ifdef PAE
734         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
735             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
736             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
737         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
738 #endif
739 }
740
741
742 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
743         "Max number of PV entries");
744 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
745         "Page share factor per proc");
746
747 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
748     "2/4MB page mapping counters");
749
750 static u_long pmap_pde_demotions;
751 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
752     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
753
754 static u_long pmap_pde_mappings;
755 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
756     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
757
758 static u_long pmap_pde_p_failures;
759 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
760     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
761
762 static u_long pmap_pde_promotions;
763 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
764     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
765
766 /***************************************************
767  * Low level helper routines.....
768  ***************************************************/
769
770 /*
771  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
772  * caching mode.
773  */
774 int
775 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
776 {
777         int pat_flag, pat_index, cache_bits;
778
779         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
780         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
781
782         /* If we don't support PAT, map extended modes to older ones. */
783         if (!(cpu_feature & CPUID_PAT)) {
784                 switch (mode) {
785                 case PAT_UNCACHEABLE:
786                 case PAT_WRITE_THROUGH:
787                 case PAT_WRITE_BACK:
788                         break;
789                 case PAT_UNCACHED:
790                 case PAT_WRITE_COMBINING:
791                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
792                         mode = PAT_UNCACHEABLE;
793                         break;
794                 }
795         }
796         
797         /* Map the caching mode to a PAT index. */
798         if (pat_works) {
799                 switch (mode) {
800                 case PAT_UNCACHEABLE:
801                         pat_index = 3;
802                         break;
803                 case PAT_WRITE_THROUGH:
804                         pat_index = 1;
805                         break;
806                 case PAT_WRITE_BACK:
807                         pat_index = 0;
808                         break;
809                 case PAT_UNCACHED:
810                         pat_index = 2;
811                         break;
812                 case PAT_WRITE_COMBINING:
813                         pat_index = 5;
814                         break;
815                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
816                         pat_index = 4;
817                         break;
818                 default:
819                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
820                 }
821         } else {
822                 switch (mode) {
823                 case PAT_UNCACHED:
824                 case PAT_UNCACHEABLE:
825                 case PAT_WRITE_PROTECTED:
826                         pat_index = 3;
827                         break;
828                 case PAT_WRITE_THROUGH:
829                         pat_index = 1;
830                         break;
831                 case PAT_WRITE_BACK:
832                         pat_index = 0;
833                         break;
834                 case PAT_WRITE_COMBINING:
835                         pat_index = 2;
836                         break;
837                 default:
838                         panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
839                 }
840         }
841
842         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
843         cache_bits = 0;
844         if (pat_index & 0x4)
845                 cache_bits |= pat_flag;
846         if (pat_index & 0x2)
847                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
848         if (pat_index & 0x1)
849                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
850         return (cache_bits);
851 }
852
853 /*
854  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
855  */
856 static void
857 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
858 {
859         pd_entry_t *pde;
860         pmap_t pmap;
861         boolean_t PTD_updated;
862
863         PTD_updated = FALSE;
864         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
865         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
866                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
867                     PG_FRAME))
868                         PTD_updated = TRUE;
869                 pde = pmap_pde(pmap, va);
870                 pde_store(pde, newpde);
871         }
872         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
873         KASSERT(PTD_updated,
874             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
875 }
876
877 /*
878  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
879  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
880  * calling processor's TLB is affected.
881  *
882  * The calling thread must be pinned to a processor.
883  */
884 static void
885 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
886 {
887         u_long cr4;
888
889         if ((newpde & PG_PS) == 0)
890                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
891                 invlpg(va);
892         else if ((newpde & PG_G) == 0)
893                 /*
894                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
895                  * because there are too many to flush individually.
896                  */
897                 invltlb();
898         else {
899                 /*
900                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
901                  * including any global (PG_G) mappings.
902                  */
903                 cr4 = rcr4();
904                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
905                 /*
906                  * Although preemption at this point could be detrimental to
907                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
908                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
909                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
910                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
911                  */
912                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
913         }
914 }
915 #ifdef SMP
916 /*
917  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
918  *
919  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
920  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
921  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
922  * processor could cache an old, pre-update entry without being
923  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
924  * active on another processor after its pm_active field is checked by
925  * one of the following functions but before a store updating the page
926  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
927  * processor before its pm_active field is checked but due to
928  * speculative loads one of the following functions stills reads the
929  * pmap as inactive on the other processor.
930  * 
931  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
932  * immutable.  The kernel page table is always active on every
933  * processor.
934  */
935 void
936 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
937 {
938         u_int cpumask;
939         u_int other_cpus;
940
941         sched_pin();
942         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
943                 invlpg(va);
944                 smp_invlpg(va);
945         } else {
946                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
947                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
948                 if (pmap->pm_active & cpumask)
949                         invlpg(va);
950                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
951                         smp_masked_invlpg(pmap->pm_active & other_cpus, va);
952         }
953         sched_unpin();
954 }
955
956 void
957 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
958 {
959         u_int cpumask;
960         u_int other_cpus;
961         vm_offset_t addr;
962
963         sched_pin();
964         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
965                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
966                         invlpg(addr);
967                 smp_invlpg_range(sva, eva);
968         } else {
969                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
970                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
971                 if (pmap->pm_active & cpumask)
972                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
973                                 invlpg(addr);
974                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
975                         smp_masked_invlpg_range(pmap->pm_active & other_cpus,
976                             sva, eva);
977         }
978         sched_unpin();
979 }
980
981 void
982 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
983 {
984         u_int cpumask;
985         u_int other_cpus;
986
987         sched_pin();
988         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active == all_cpus) {
989                 invltlb();
990                 smp_invltlb();
991         } else {
992                 cpumask = PCPU_GET(cpumask);
993                 other_cpus = PCPU_GET(other_cpus);
994                 if (pmap->pm_active & cpumask)
995                         invltlb();
996                 if (pmap->pm_active & other_cpus)
997                         smp_masked_invltlb(pmap->pm_active & other_cpus);
998         }
999         sched_unpin();
1000 }
1001
1002 void
1003 pmap_invalidate_cache(void)
1004 {
1005
1006         sched_pin();
1007         wbinvd();
1008         smp_cache_flush();
1009         sched_unpin();
1010 }
1011
1012 struct pde_action {
1013         cpumask_t store;        /* processor that updates the PDE */
1014         cpumask_t invalidate;   /* processors that invalidate their TLB */
1015         vm_offset_t va;
1016         pd_entry_t *pde;
1017         pd_entry_t newpde;
1018 };
1019
1020 static void
1021 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1022 {
1023         struct pde_action *act = arg;
1024         pd_entry_t *pde;
1025         pmap_t pmap;
1026
1027         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1028                 /*
1029                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1030                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1031                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1032                  */
1033                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1034                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1035                         pde_store(pde, act->newpde);
1036                 }
1037 }
1038
1039 static void
1040 pmap_update_pde_user(void *arg)
1041 {
1042         struct pde_action *act = arg;
1043
1044         if (act->store == PCPU_GET(cpumask))
1045                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1046 }
1047
1048 static void
1049 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1050 {
1051         struct pde_action *act = arg;
1052
1053         if ((act->invalidate & PCPU_GET(cpumask)) != 0)
1054                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1055 }
1056
1057 /*
1058  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1059  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1060  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1061  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1062  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1063  * hardware error.
1064  */
1065 static void
1066 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1067 {
1068         struct pde_action act;
1069         cpumask_t active, cpumask;
1070
1071         sched_pin();
1072         cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1073         if (pmap == kernel_pmap)
1074                 active = all_cpus;
1075         else
1076                 active = pmap->pm_active;
1077         if ((active & PCPU_GET(other_cpus)) != 0) {
1078                 act.store = cpumask;
1079                 act.invalidate = active;
1080                 act.va = va;
1081                 act.pde = pde;
1082                 act.newpde = newpde;
1083                 smp_rendezvous_cpus(cpumask | active,
1084                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1085                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1086                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1087         } else {
1088                 if (pmap == kernel_pmap)
1089                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1090                 else
1091                         pde_store(pde, newpde);
1092                 if ((active & cpumask) != 0)
1093                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1094         }
1095         sched_unpin();
1096 }
1097 #else /* !SMP */
1098 /*
1099  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1100  * We inline these within pmap.c for speed.
1101  */
1102 PMAP_INLINE void
1103 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1104 {
1105
1106         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1107                 invlpg(va);
1108 }
1109
1110 PMAP_INLINE void
1111 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1112 {
1113         vm_offset_t addr;
1114
1115         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1116                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1117                         invlpg(addr);
1118 }
1119
1120 PMAP_INLINE void
1121 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1122 {
1123
1124         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1125                 invltlb();
1126 }
1127
1128 PMAP_INLINE void
1129 pmap_invalidate_cache(void)
1130 {
1131
1132         wbinvd();
1133 }
1134
1135 static void
1136 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1137 {
1138
1139         if (pmap == kernel_pmap)
1140                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1141         else
1142                 pde_store(pde, newpde);
1143         if (pmap == kernel_pmap || pmap->pm_active)
1144                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1145 }
1146 #endif /* !SMP */
1147
1148 void
1149 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1150 {
1151
1152         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1153             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1154         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1155             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1156
1157         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1158                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1159         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1160                  eva - sva < 2 * 1024 * 1024) {
1161
1162                 /*
1163                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1164                  * instruction to insure that previous stores are
1165                  * included in the write-back.  The processor
1166                  * propagates flush to other processors in the cache
1167                  * coherence domain.
1168                  */
1169                 mfence();
1170                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1171                         clflush(sva);
1172                 mfence();
1173         } else {
1174
1175                 /*
1176                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1177                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1178                  * Globally invalidate cache.
1179                  */
1180                 pmap_invalidate_cache();
1181         }
1182 }
1183
1184 /*
1185  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1186  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1187  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1188  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1189  */
1190 static __inline int
1191 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1192 {
1193
1194         return (pmap == kernel_pmap ||
1195                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1196             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1197 }
1198
1199 /*
1200  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1201  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1202  */
1203 pt_entry_t *
1204 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1205 {
1206         pd_entry_t newpf;
1207         pd_entry_t *pde;
1208
1209         pde = pmap_pde(pmap, va);
1210         if (*pde & PG_PS)
1211                 return (pde);
1212         if (*pde != 0) {
1213                 /* are we current address space or kernel? */
1214                 if (pmap_is_current(pmap))
1215                         return (vtopte(va));
1216                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1217                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1218                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1219                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1220                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1221                 }
1222                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1223         }
1224         return (0);
1225 }
1226
1227 /*
1228  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1229  * being NULL.
1230  */
1231 static __inline void
1232 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1233 {
1234
1235         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1236                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1237 }
1238
1239 static __inline void
1240 invlcaddr(void *caddr)
1241 {
1242
1243         invlpg((u_int)caddr);
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1248  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1249  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1250  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1251  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1252  *
1253  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1254  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1255  */
1256 static pt_entry_t *
1257 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1258 {
1259         pd_entry_t newpf;
1260         pd_entry_t *pde;
1261
1262         pde = pmap_pde(pmap, va);
1263         if (*pde & PG_PS)
1264                 return (pde);
1265         if (*pde != 0) {
1266                 /* are we current address space or kernel? */
1267                 if (pmap_is_current(pmap))
1268                         return (vtopte(va));
1269                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1270                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1271                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1272                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1273                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1274 #ifdef SMP
1275                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1276 #endif
1277                         invlcaddr(PADDR1);
1278                         PMAP1changed++;
1279                 } else
1280 #ifdef SMP
1281                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1282                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1283                         invlcaddr(PADDR1);
1284                         PMAP1changedcpu++;
1285                 } else
1286 #endif
1287                         PMAP1unchanged++;
1288                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1289         }
1290         return (0);
1291 }
1292
1293 /*
1294  *      Routine:        pmap_extract
1295  *      Function:
1296  *              Extract the physical page address associated
1297  *              with the given map/virtual_address pair.
1298  */
1299 vm_paddr_t 
1300 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1301 {
1302         vm_paddr_t rtval;
1303         pt_entry_t *pte;
1304         pd_entry_t pde;
1305
1306         rtval = 0;
1307         PMAP_LOCK(pmap);
1308         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1309         if (pde != 0) {
1310                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1311                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1312                 else {
1313                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1314                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1315                         pmap_pte_release(pte);
1316                 }
1317         }
1318         PMAP_UNLOCK(pmap);
1319         return (rtval);
1320 }
1321
1322 /*
1323  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1324  *      Function:
1325  *              Atomically extract and hold the physical page
1326  *              with the given pmap and virtual address pair
1327  *              if that mapping permits the given protection.
1328  */
1329 vm_page_t
1330 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1331 {
1332         pd_entry_t pde;
1333         pt_entry_t pte;
1334         vm_page_t m;
1335
1336         m = NULL;
1337         vm_page_lock_queues();
1338         PMAP_LOCK(pmap);
1339         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1340         if (pde != 0) {
1341                 if (pde & PG_PS) {
1342                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1343                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1344                                     (va & PDRMASK));
1345                                 vm_page_hold(m);
1346                         }
1347                 } else {
1348                         sched_pin();
1349                         pte = *pmap_pte_quick(pmap, va);
1350                         if (pte != 0 &&
1351                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1352                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1353                                 vm_page_hold(m);
1354                         }
1355                         sched_unpin();
1356                 }
1357         }
1358         vm_page_unlock_queues();
1359         PMAP_UNLOCK(pmap);
1360         return (m);
1361 }
1362
1363 /***************************************************
1364  * Low level mapping routines.....
1365  ***************************************************/
1366
1367 /*
1368  * Add a wired page to the kva.
1369  * Note: not SMP coherent.
1370  */
1371 PMAP_INLINE void 
1372 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1373 {
1374         pt_entry_t *pte;
1375
1376         pte = vtopte(va);
1377         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1378 }
1379
1380 static __inline void
1381 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1382 {
1383         pt_entry_t *pte;
1384
1385         pte = vtopte(va);
1386         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1387 }
1388
1389 /*
1390  * Remove a page from the kernel pagetables.
1391  * Note: not SMP coherent.
1392  */
1393 PMAP_INLINE void
1394 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1395 {
1396         pt_entry_t *pte;
1397
1398         pte = vtopte(va);
1399         pte_clear(pte);
1400 }
1401
1402 /*
1403  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1404  *      virtual address space.
1405  *
1406  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1407  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1408  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1409  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1410  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1411  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1412  *      region.
1413  */
1414 vm_offset_t
1415 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1416 {
1417         vm_offset_t va, sva;
1418
1419         va = sva = *virt;
1420         while (start < end) {
1421                 pmap_kenter(va, start);
1422                 va += PAGE_SIZE;
1423                 start += PAGE_SIZE;
1424         }
1425         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1426         *virt = va;
1427         return (sva);
1428 }
1429
1430
1431 /*
1432  * Add a list of wired pages to the kva
1433  * this routine is only used for temporary
1434  * kernel mappings that do not need to have
1435  * page modification or references recorded.
1436  * Note that old mappings are simply written
1437  * over.  The page *must* be wired.
1438  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1439  */
1440 void
1441 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1442 {
1443         pt_entry_t *endpte, oldpte, *pte;
1444
1445         oldpte = 0;
1446         pte = vtopte(sva);
1447         endpte = pte + count;
1448         while (pte < endpte) {
1449                 oldpte |= *pte;
1450                 pte_store(pte, VM_PAGE_TO_PHYS(*ma) | pgeflag |
1451                     pmap_cache_bits((*ma)->md.pat_mode, 0) | PG_RW | PG_V);
1452                 pte++;
1453                 ma++;
1454         }
1455         if ((oldpte & PG_V) != 0)
1456                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1457                     PAGE_SIZE);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * This routine tears out page mappings from the
1462  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1463  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1464  */
1465 void
1466 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1467 {
1468         vm_offset_t va;
1469
1470         va = sva;
1471         while (count-- > 0) {
1472                 pmap_kremove(va);
1473                 va += PAGE_SIZE;
1474         }
1475         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1476 }
1477
1478 /***************************************************
1479  * Page table page management routines.....
1480  ***************************************************/
1481 static __inline void
1482 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1483 {
1484         vm_page_t m;
1485
1486         while (free != NULL) {
1487                 m = free;
1488                 free = m->right;
1489                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1490                 vm_page_free_toq(m);
1491         }
1492 }
1493
1494 /*
1495  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1496  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1497  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1498  */
1499 static __inline void
1500 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1501 {
1502
1503         if (set_PG_ZERO)
1504                 m->flags |= PG_ZERO;
1505         else
1506                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1507         m->right = *free;
1508         *free = m;
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1513  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1514  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1515  * ordered by this virtual address range.
1516  */
1517 static void
1518 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1519 {
1520         vm_page_t root;
1521
1522         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1523         root = pmap->pm_root;
1524         if (root == NULL) {
1525                 mpte->left = NULL;
1526                 mpte->right = NULL;
1527         } else {
1528                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1529                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1530                         mpte->left = root->left;
1531                         mpte->right = root;
1532                         root->left = NULL;
1533                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1534                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1535                 else {
1536                         mpte->right = root->right;
1537                         mpte->left = root;
1538                         root->right = NULL;
1539                 }
1540         }
1541         pmap->pm_root = mpte;
1542 }
1543
1544 /*
1545  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1546  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1547  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1548  */
1549 static vm_page_t
1550 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1551 {
1552         vm_page_t mpte;
1553         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1554
1555         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1556         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1557                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1558                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1559                         mpte = NULL;
1560         }
1561         return (mpte);
1562 }
1563
1564 /*
1565  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1566  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1567  * the pmap's collection.
1568  */
1569 static void
1570 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1571 {
1572         vm_page_t root;
1573
1574         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1575         if (mpte != pmap->pm_root)
1576                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1577         if (mpte->left == NULL)
1578                 root = mpte->right;
1579         else {
1580                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1581                 root->right = mpte->right;
1582         }
1583         pmap->pm_root = root;
1584 }
1585
1586 /*
1587  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1588  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1589  */
1590 static __inline int
1591 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1592 {
1593
1594         --m->wire_count;
1595         if (m->wire_count == 0)
1596                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free);
1597         else
1598                 return 0;
1599 }
1600
1601 static int 
1602 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1603 {
1604         vm_offset_t pteva;
1605
1606         /*
1607          * unmap the page table page
1608          */
1609         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1610         --pmap->pm_stats.resident_count;
1611
1612         /*
1613          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1614          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1615          * down is begun.
1616          */
1617         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1618
1619         /*
1620          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1621          * take effect immediately.
1622          */
1623         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1624         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1625
1626         /* 
1627          * Put page on a list so that it is released after
1628          * *ALL* TLB shootdown is done
1629          */
1630         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1631
1632         return 1;
1633 }
1634
1635 /*
1636  * After removing a page table entry, this routine is used to
1637  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1638  */
1639 static int
1640 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1641 {
1642         pd_entry_t ptepde;
1643         vm_page_t mpte;
1644
1645         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1646                 return 0;
1647         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1648         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1649         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free);
1650 }
1651
1652 void
1653 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1654 {
1655
1656         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1657         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1658 #ifdef PAE
1659         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1660 #endif
1661         pmap->pm_root = NULL;
1662         pmap->pm_active = 0;
1663         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1664         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1665         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1666         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1667         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1668         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1673  * such as one in a vmspace structure.
1674  */
1675 int
1676 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1677 {
1678         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1679         vm_paddr_t pa;
1680         static int color;
1681         int i;
1682
1683         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1684
1685         /*
1686          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1687          * page directory table.
1688          */
1689         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1690                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1691                     NBPTD);
1692
1693                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1694                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1695                         return (0);
1696                 }
1697 #ifdef PAE
1698                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1699                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1700                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1701                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1702                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1703                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1704 #endif
1705                 pmap->pm_root = NULL;
1706         }
1707         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1708             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1709
1710         /*
1711          * allocate the page directory page(s)
1712          */
1713         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1714                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1715                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1716                     VM_ALLOC_ZERO);
1717                 if (m == NULL)
1718                         VM_WAIT;
1719                 else {
1720                         ptdpg[i++] = m;
1721                 }
1722         }
1723
1724         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1725
1726         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1727                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1728                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1729         }
1730
1731         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1732         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1733         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1734         /* Wire in kernel global address entries. */
1735         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1736
1737         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1738         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1739                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1740                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1741 #ifdef PAE
1742                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1743 #endif
1744         }
1745
1746         pmap->pm_active = 0;
1747         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1748         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1749
1750         return (1);
1751 }
1752
1753 /*
1754  * this routine is called if the page table page is not
1755  * mapped correctly.
1756  */
1757 static vm_page_t
1758 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1759 {
1760         vm_paddr_t ptepa;
1761         vm_page_t m;
1762
1763         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1764             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1765             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1766
1767         /*
1768          * Allocate a page table page.
1769          */
1770         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1771             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1772                 if (flags & M_WAITOK) {
1773                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1774                         vm_page_unlock_queues();
1775                         VM_WAIT;
1776                         vm_page_lock_queues();
1777                         PMAP_LOCK(pmap);
1778                 }
1779
1780                 /*
1781                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1782                  * page may have been allocated.
1783                  */
1784                 return (NULL);
1785         }
1786         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1787                 pmap_zero_page(m);
1788
1789         /*
1790          * Map the pagetable page into the process address space, if
1791          * it isn't already there.
1792          */
1793
1794         pmap->pm_stats.resident_count++;
1795
1796         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1797         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1798                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1799
1800         return m;
1801 }
1802
1803 static vm_page_t
1804 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1805 {
1806         unsigned ptepindex;
1807         pd_entry_t ptepa;
1808         vm_page_t m;
1809
1810         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1811             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1812             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1813
1814         /*
1815          * Calculate pagetable page index
1816          */
1817         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1818 retry:
1819         /*
1820          * Get the page directory entry
1821          */
1822         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1823
1824         /*
1825          * This supports switching from a 4MB page to a
1826          * normal 4K page.
1827          */
1828         if (ptepa & PG_PS) {
1829                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1830                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1831         }
1832
1833         /*
1834          * If the page table page is mapped, we just increment the
1835          * hold count, and activate it.
1836          */
1837         if (ptepa) {
1838                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1839                 m->wire_count++;
1840         } else {
1841                 /*
1842                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1843                  * been deallocated. 
1844                  */
1845                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1846                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1847                         goto retry;
1848         }
1849         return (m);
1850 }
1851
1852
1853 /***************************************************
1854 * Pmap allocation/deallocation routines.
1855  ***************************************************/
1856
1857 #ifdef SMP
1858 /*
1859  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1860  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1861  */
1862 static cpumask_t *lazymask;
1863 static u_int lazyptd;
1864 static volatile u_int lazywait;
1865
1866 void pmap_lazyfix_action(void);
1867
1868 void
1869 pmap_lazyfix_action(void)
1870 {
1871         cpumask_t mymask = PCPU_GET(cpumask);
1872
1873 #ifdef COUNT_IPIS
1874         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1875 #endif
1876         if (rcr3() == lazyptd)
1877                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1878         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1879         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1880 }
1881
1882 static void
1883 pmap_lazyfix_self(cpumask_t mymask)
1884 {
1885
1886         if (rcr3() == lazyptd)
1887                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1888         atomic_clear_int(lazymask, mymask);
1889 }
1890
1891
1892 static void
1893 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1894 {
1895         cpumask_t mymask, mask;
1896         u_int spins;
1897
1898         while ((mask = pmap->pm_active) != 0) {
1899                 spins = 50000000;
1900                 mask = mask & -mask;    /* Find least significant set bit */
1901                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1902 #ifdef PAE
1903                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1904 #else
1905                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1906 #endif
1907                 mymask = PCPU_GET(cpumask);
1908                 if (mask == mymask) {
1909                         lazymask = &pmap->pm_active;
1910                         pmap_lazyfix_self(mymask);
1911                 } else {
1912                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1913                             (u_int)&pmap->pm_active);
1914                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1915                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1916                         while (lazywait == 0) {
1917                                 ia32_pause();
1918                                 if (--spins == 0)
1919                                         break;
1920                         }
1921                 }
1922                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1923                 if (spins == 0)
1924                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1925         }
1926 }
1927
1928 #else   /* SMP */
1929
1930 /*
1931  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1932  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1933  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1934  * means that another userland process has run.
1935  */
1936 static void
1937 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1938 {
1939         u_int cr3;
1940
1941         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1942         if (cr3 == rcr3()) {
1943                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1944                 pmap->pm_active &= ~(PCPU_GET(cpumask));
1945         }
1946 }
1947 #endif  /* SMP */
1948
1949 /*
1950  * Release any resources held by the given physical map.
1951  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1952  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1953  */
1954 void
1955 pmap_release(pmap_t pmap)
1956 {
1957         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1958         int i;
1959
1960         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1961             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1962             pmap->pm_stats.resident_count));
1963         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1964             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1965
1966         pmap_lazyfix(pmap);
1967         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1968         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1969         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1970
1971         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1972                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1973                     PG_FRAME);
1974
1975         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1976             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1977
1978         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1979
1980         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1981                 m = ptdpg[i];
1982 #ifdef PAE
1983                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1984                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1985 #endif
1986                 m->wire_count--;
1987                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1988                 vm_page_free_zero(m);
1989         }
1990         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1991 }
1992 \f
1993 static int
1994 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1995 {
1996         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1997
1998         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1999 }
2000 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2001     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2002
2003 static int
2004 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2005 {
2006         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2007
2008         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
2009 }
2010 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2011     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2012
2013 /*
2014  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2015  */
2016 void
2017 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2018 {
2019         vm_paddr_t ptppaddr;
2020         vm_page_t nkpg;
2021         pd_entry_t newpdir;
2022
2023         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2024         if (kernel_vm_end == 0) {
2025                 kernel_vm_end = KERNBASE;
2026                 nkpt = 0;
2027                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2028                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2029                         nkpt++;
2030                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2031                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2032                                 break;
2033                         }
2034                 }
2035         }
2036         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2037         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2038                 addr = kernel_map->max_offset;
2039         while (kernel_vm_end < addr) {
2040                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2041                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2042                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2043                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2044                                 break;
2045                         }
2046                         continue;
2047                 }
2048
2049                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2050                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2051                     VM_ALLOC_ZERO);
2052                 if (nkpg == NULL)
2053                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2054
2055                 nkpt++;
2056
2057                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2058                         pmap_zero_page(nkpg);
2059                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2060                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2061                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2062
2063                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2064                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2065                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2066                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2067                         break;
2068                 }
2069         }
2070 }
2071
2072
2073 /***************************************************
2074  * page management routines.
2075  ***************************************************/
2076
2077 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2078 CTASSERT(_NPCM == 11);
2079
2080 static __inline struct pv_chunk *
2081 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2082 {
2083
2084         return (struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK);
2085 }
2086
2087 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2088
2089 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2090 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2091
2092 static uint32_t pc_freemask[11] = {
2093         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2094         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2095         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2096         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2097 };
2098
2099 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2100         "Current number of pv entries");
2101
2102 #ifdef PV_STATS
2103 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2104
2105 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2106         "Current number of pv entry chunks");
2107 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2108         "Current number of pv entry chunks allocated");
2109 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2110         "Current number of pv entry chunks frees");
2111 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2112         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2113
2114 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2115 static int pv_entry_spare;
2116
2117 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2118         "Current number of pv entry frees");
2119 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2120         "Current number of pv entry allocs");
2121 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2122         "Current number of spare pv entries");
2123
2124 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
2125
2126 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
2127         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
2128 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
2129         "Current number times pmap_collect called on active queue");
2130 #endif
2131
2132 /*
2133  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2134  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2135  * another pv entry chunk.  This is normally called to
2136  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
2137  */
2138 static void
2139 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
2140 {
2141         struct md_page *pvh;
2142         pd_entry_t *pde;
2143         pmap_t pmap;
2144         pt_entry_t *pte, tpte;
2145         pv_entry_t next_pv, pv;
2146         vm_offset_t va;
2147         vm_page_t m, free;
2148
2149         sched_pin();
2150         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
2151                 if (m->hold_count || m->busy)
2152                         continue;
2153                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
2154                         va = pv->pv_va;
2155                         pmap = PV_PMAP(pv);
2156                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2157                         if (pmap > locked_pmap)
2158                                 PMAP_LOCK(pmap);
2159                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2160                                 continue;
2161                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2162                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2163                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2164                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2165                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2166                         tpte = pte_load_clear(pte);
2167                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2168                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2169                         if (tpte & PG_A)
2170                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2171                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2172                                 vm_page_dirty(m);
2173                         free = NULL;
2174                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2175                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2176                         pmap_free_zero_pages(free);
2177                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2178                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2179                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2180                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2181                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2182                         }
2183                         free_pv_entry(pmap, pv);
2184                         if (pmap != locked_pmap)
2185                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2186                 }
2187         }
2188         sched_unpin();
2189 }
2190
2191
2192 /*
2193  * free the pv_entry back to the free list
2194  */
2195 static void
2196 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2197 {
2198         vm_page_t m;
2199         struct pv_chunk *pc;
2200         int idx, field, bit;
2201
2202         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2203         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2204         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2205         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2206         pv_entry_count--;
2207         pc = pv_to_chunk(pv);
2208         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2209         field = idx / 32;
2210         bit = idx % 32;
2211         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2212         /* move to head of list */
2213         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2214         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2215                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2216                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2217                         return;
2218                 }
2219         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2220         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2221         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2222         /* entire chunk is free, return it */
2223         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2224         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2225         vm_page_unwire(m, 0);
2226         vm_page_free(m);
2227         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2228 }
2229
2230 /*
2231  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2232  * when needed.
2233  */
2234 static pv_entry_t
2235 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2236 {
2237         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2238         static struct timeval lastprint;
2239         static vm_pindex_t colour;
2240         struct vpgqueues *pq;
2241         int bit, field;
2242         pv_entry_t pv;
2243         struct pv_chunk *pc;
2244         vm_page_t m;
2245
2246         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2247         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2248         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2249         pv_entry_count++;
2250         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2251                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2252                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2253                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2254                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2255         pq = NULL;
2256 retry:
2257         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2258         if (pc != NULL) {
2259                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2260                         if (pc->pc_map[field]) {
2261                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2262                                 break;
2263                         }
2264                 }
2265                 if (field < _NPCM) {
2266                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2267                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2268                         /* If this was the last item, move it to tail */
2269                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2270                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2271                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2272                                         return (pv);    /* not full, return */
2273                                 }
2274                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2275                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2276                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2277                         return (pv);
2278                 }
2279         }
2280         /*
2281          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2282          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2283          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2284          */
2285         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2286             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2287             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2288                 if (try) {
2289                         pv_entry_count--;
2290                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2291                         return (NULL);
2292                 }
2293                 /*
2294                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2295                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2296                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2297                  */
2298                 if (pq == NULL) {
2299                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2300                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2301                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2302                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2303                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2304                 } else
2305                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2306                 pmap_collect(pmap, pq);
2307                 goto retry;
2308         }
2309         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2310         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2311         colour++;
2312         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2313         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2314         pc->pc_pmap = pmap;
2315         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2316         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2317                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2318         pv = &pc->pc_pventry[0];
2319         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2320         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2321         return (pv);
2322 }
2323
2324 static __inline pv_entry_t
2325 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2326 {
2327         pv_entry_t pv;
2328
2329         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2330         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2331                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2332                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2333                         break;
2334                 }
2335         }
2336         return (pv);
2337 }
2338
2339 static void
2340 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2341 {
2342         struct md_page *pvh;
2343         pv_entry_t pv;
2344         vm_offset_t va_last;
2345         vm_page_t m;
2346
2347         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2348         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2349             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2350
2351         /*
2352          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2353          * page's pv list.
2354          */
2355         pvh = pa_to_pvh(pa);
2356         va = trunc_4mpage(va);
2357         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2358         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2359         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2360         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2361         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2362         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2363         do {
2364                 m++;
2365                 KASSERT((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0,
2366                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2367                 va += PAGE_SIZE;
2368                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2369         } while (va < va_last);
2370 }
2371
2372 static void
2373 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2374 {
2375         struct md_page *pvh;
2376         pv_entry_t pv;
2377         vm_offset_t va_last;
2378         vm_page_t m;
2379
2380         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2381         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2382             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2383
2384         /*
2385          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2386          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2387          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2388          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2389          * removes one of the mappings that is being promoted.
2390          */
2391         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2392         va = trunc_4mpage(va);
2393         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2394         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2395         pvh = pa_to_pvh(pa);
2396         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2397         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2398         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2399         do {
2400                 m++;
2401                 va += PAGE_SIZE;
2402                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2403         } while (va < va_last);
2404 }
2405
2406 static void
2407 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2408 {
2409         pv_entry_t pv;
2410
2411         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2412         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2413         free_pv_entry(pmap, pv);
2414 }
2415
2416 static void
2417 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2418 {
2419         struct md_page *pvh;
2420
2421         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2422         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2423         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2424                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2425                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2426                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2427         }
2428 }
2429
2430 /*
2431  * Create a pv entry for page at pa for
2432  * (pmap, va).
2433  */
2434 static void
2435 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2436 {
2437         pv_entry_t pv;
2438
2439         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2440         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2441         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2442         pv->pv_va = va;
2443         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2444 }
2445
2446 /*
2447  * Conditionally create a pv entry.
2448  */
2449 static boolean_t
2450 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2451 {
2452         pv_entry_t pv;
2453
2454         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2455         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2456         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2457             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2458                 pv->pv_va = va;
2459                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2460                 return (TRUE);
2461         } else
2462                 return (FALSE);
2463 }
2464
2465 /*
2466  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2467  */
2468 static boolean_t
2469 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2470 {
2471         struct md_page *pvh;
2472         pv_entry_t pv;
2473
2474         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2475         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2476             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2477                 pv->pv_va = va;
2478                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2479                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2480                 return (TRUE);
2481         } else
2482                 return (FALSE);
2483 }
2484
2485 /*
2486  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2487  */
2488 static void
2489 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2490 {
2491         pt_entry_t *pte;
2492
2493         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2494                 *pte = newpte;  
2495                 newpte += PAGE_SIZE;
2496         }
2497 }
2498
2499 /*
2500  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2501  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2502  */
2503 static boolean_t
2504 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2505 {
2506         pd_entry_t newpde, oldpde;
2507         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2508         vm_paddr_t mptepa;
2509         vm_page_t free, mpte;
2510
2511         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2512         oldpde = *pde;
2513         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2514             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2515         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2516         if (mpte != NULL)
2517                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2518         else {
2519                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2520                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2521                     " is missing"));
2522
2523                 /*
2524                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2525                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2526                  * allocation of the new page table page fails.
2527                  */
2528                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2529                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2530                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2531                         free = NULL;
2532                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2533                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2534                         pmap_free_zero_pages(free);
2535                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2536                             " in pmap %p", va, pmap);
2537                         return (FALSE);
2538                 }
2539                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2540                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2541         }
2542         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2543
2544         /*
2545          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2546          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2547          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2548          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2549          */
2550         if (va >= KERNBASE)
2551                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2552         else if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2553                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2554                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2555 #ifdef SMP
2556                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2557 #endif
2558                         invlcaddr(PADDR1);
2559                         PMAP1changed++;
2560                 } else
2561 #ifdef SMP
2562                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2563                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2564                         invlcaddr(PADDR1);
2565                         PMAP1changedcpu++;
2566                 } else
2567 #endif
2568                         PMAP1unchanged++;
2569                 firstpte = PADDR1;
2570         } else {
2571                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2572                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2573                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2574                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2575                 }
2576                 firstpte = PADDR2;
2577         }
2578         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2579         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2580             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2581         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2582             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2583         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2584         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2585                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2586
2587         /*
2588          * If the page table page is new, initialize it.
2589          */
2590         if (mpte->wire_count == 1) {
2591                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2592                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2593         }
2594         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2595             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2596             " addresses"));
2597
2598         /*
2599          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2600          * entries.
2601          */ 
2602         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2603                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2604         
2605         /*
2606          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2607          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2608          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2609          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2610          * the read above and the store below. 
2611          */
2612         if (workaround_erratum383)
2613                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2614         else if (pmap == kernel_pmap)
2615                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2616         else
2617                 pde_store(pde, newpde); 
2618         if (firstpte == PADDR2)
2619                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2620
2621         /*
2622          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2623          */
2624         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2625
2626         /*
2627          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2628          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2629          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2630          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2631          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2632          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2633          * the 2mpage to referencing the page table page.
2634          */
2635         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2636                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2637
2638         pmap_pde_demotions++;
2639         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2640             " in pmap %p", va, pmap);
2641         return (TRUE);
2642 }
2643
2644 /*
2645  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2646  */
2647 static void
2648 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2649     vm_page_t *free)
2650 {
2651         struct md_page *pvh;
2652         pd_entry_t oldpde;
2653         vm_offset_t eva, va;
2654         vm_page_t m, mpte;
2655
2656         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2657         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2658             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2659         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2660         if (oldpde & PG_W)
2661                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2662
2663         /*
2664          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2665          * PG_G.
2666          */
2667         if (oldpde & PG_G)
2668                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2669         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2670         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2671                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2672                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2673                 eva = sva + NBPDR;
2674                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2675                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2676                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2677                                 vm_page_dirty(m);
2678                         if (oldpde & PG_A)
2679                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2680                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2681                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2682                                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2683                 }
2684         }
2685         if (pmap == kernel_pmap) {
2686                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2687                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2688         } else {
2689                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2690                 if (mpte != NULL) {
2691                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2692                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2693                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2694                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2695                         mpte->wire_count = 0;
2696                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2697                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2698                 }
2699         }
2700 }
2701
2702 /*
2703  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2704  */
2705 static int
2706 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2707 {
2708         pt_entry_t oldpte;
2709         vm_page_t m;
2710
2711         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2712         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2713         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2714         if (oldpte & PG_W)
2715                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2716         /*
2717          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2718          * PG_G.
2719          */
2720         if (oldpte & PG_G)
2721                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2722         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2723         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2724                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2725                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2726                         vm_page_dirty(m);
2727                 if (oldpte & PG_A)
2728                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2729                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2730         }
2731         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Remove a single page from a process address space
2736  */
2737 static void
2738 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2739 {
2740         pt_entry_t *pte;
2741
2742         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2743         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2744         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2745         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2746                 return;
2747         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2748         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2749 }
2750
2751 /*
2752  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2753  *
2754  *      It is assumed that the start and end are properly
2755  *      rounded to the page size.
2756  */
2757 void
2758 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2759 {
2760         vm_offset_t pdnxt;
2761         pd_entry_t ptpaddr;
2762         pt_entry_t *pte;
2763         vm_page_t free = NULL;
2764         int anyvalid;
2765
2766         /*
2767          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2768          */
2769         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2770                 return;
2771
2772         anyvalid = 0;
2773
2774         vm_page_lock_queues();
2775         sched_pin();
2776         PMAP_LOCK(pmap);
2777
2778         /*
2779          * special handling of removing one page.  a very
2780          * common operation and easy to short circuit some
2781          * code.
2782          */
2783         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2784             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2785                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2786                 goto out;
2787         }
2788
2789         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2790                 unsigned pdirindex;
2791
2792                 /*
2793                  * Calculate index for next page table.
2794                  */
2795                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2796                 if (pdnxt < sva)
2797                         pdnxt = eva;
2798                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2799                         break;
2800
2801                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2802                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2803
2804                 /*
2805                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2806                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2807                  */
2808                 if (ptpaddr == 0)
2809                         continue;
2810
2811                 /*
2812                  * Check for large page.
2813                  */
2814                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2815                         /*
2816                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2817                          * demote the mapping and fall through.
2818                          */
2819                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2820                                 /*
2821                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2822                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2823                                  */
2824                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2825                                         anyvalid = 1;
2826                                 pmap_remove_pde(pmap,
2827                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2828                                 continue;
2829                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2830                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2831                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2832                                 continue;
2833                         }
2834                 }
2835
2836                 /*
2837                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2838                  * by the current page table page, or to the end of the
2839                  * range being removed.
2840                  */
2841                 if (pdnxt > eva)
2842                         pdnxt = eva;
2843
2844                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2845                     sva += PAGE_SIZE) {
2846                         if (*pte == 0)
2847                                 continue;
2848
2849                         /*
2850                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2851                          * by pmap_remove_pte().
2852                          */
2853                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2854                                 anyvalid = 1;
2855                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2856                                 break;
2857                 }
2858         }
2859 out:
2860         sched_unpin();
2861         if (anyvalid)
2862                 pmap_invalidate_all(pmap);
2863         vm_page_unlock_queues();
2864         PMAP_UNLOCK(pmap);
2865         pmap_free_zero_pages(free);
2866 }
2867
2868 /*
2869  *      Routine:        pmap_remove_all
2870  *      Function:
2871  *              Removes this physical page from
2872  *              all physical maps in which it resides.
2873  *              Reflects back modify bits to the pager.
2874  *
2875  *      Notes:
2876  *              Original versions of this routine were very
2877  *              inefficient because they iteratively called
2878  *              pmap_remove (slow...)
2879  */
2880
2881 void
2882 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2883 {
2884         struct md_page *pvh;
2885         pv_entry_t pv;
2886         pmap_t pmap;
2887         pt_entry_t *pte, tpte;
2888         pd_entry_t *pde;
2889         vm_offset_t va;
2890         vm_page_t free;
2891
2892         KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0,
2893             ("pmap_remove_all: page %p is fictitious", m));
2894         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2895         sched_pin();
2896         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2897         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2898                 va = pv->pv_va;
2899                 pmap = PV_PMAP(pv);
2900                 PMAP_LOCK(pmap);
2901                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2902                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2903                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2904         }
2905         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2906                 pmap = PV_PMAP(pv);
2907                 PMAP_LOCK(pmap);
2908                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2909                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2910                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2911                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2912                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2913                 tpte = pte_load_clear(pte);
2914                 if (tpte & PG_W)
2915                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2916                 if (tpte & PG_A)
2917                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2918
2919                 /*
2920                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2921                  */
2922                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2923                         vm_page_dirty(m);
2924                 free = NULL;
2925                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2926                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2927                 pmap_free_zero_pages(free);
2928                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2929                 free_pv_entry(pmap, pv);
2930                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2931         }
2932         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2933         sched_unpin();
2934 }
2935
2936 /*
2937  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2938  */
2939 static boolean_t
2940 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2941 {
2942         pd_entry_t newpde, oldpde;
2943         vm_offset_t eva, va;
2944         vm_page_t m;
2945         boolean_t anychanged;
2946
2947         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2948         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2949             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2950         anychanged = FALSE;
2951 retry:
2952         oldpde = newpde = *pde;
2953         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2954                 eva = sva + NBPDR;
2955                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2956                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2957                         /*
2958                          * In contrast to the analogous operation on a 4KB page
2959                          * mapping, the mapping's PG_A flag is not cleared and
2960                          * the page's PG_REFERENCED flag is not set.  The
2961                          * reason is that pmap_demote_pde() expects that a 2/4MB
2962                          * page mapping with a stored page table page has PG_A
2963                          * set.
2964                          */
2965                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2966                                 vm_page_dirty(m);
2967                 }
2968         }
2969         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
2970                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
2971 #ifdef PAE
2972         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
2973                 newpde |= pg_nx;
2974 #endif
2975         if (newpde != oldpde) {
2976                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
2977                         goto retry;
2978                 if (oldpde & PG_G)
2979                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
2980                 else
2981                         anychanged = TRUE;
2982         }
2983         return (anychanged);
2984 }
2985
2986 /*
2987  *      Set the physical protection on the
2988  *      specified range of this map as requested.
2989  */
2990 void
2991 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2992 {
2993         vm_offset_t pdnxt;
2994         pd_entry_t ptpaddr;
2995         pt_entry_t *pte;
2996         int anychanged;
2997
2998         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2999                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3000                 return;
3001         }
3002
3003 #ifdef PAE
3004         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3005             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3006                 return;
3007 #else
3008         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3009                 return;
3010 #endif
3011
3012         anychanged = 0;
3013
3014         vm_page_lock_queues();
3015         sched_pin();
3016         PMAP_LOCK(pmap);
3017         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3018                 pt_entry_t obits, pbits;
3019                 unsigned pdirindex;
3020
3021                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3022                 if (pdnxt < sva)
3023                         pdnxt = eva;
3024
3025                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3026                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3027
3028                 /*
3029                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3030                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3031                  */
3032                 if (ptpaddr == 0)
3033                         continue;
3034
3035                 /*
3036                  * Check for large page.
3037                  */
3038                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3039                         /*
3040                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3041                          * demote the mapping and fall through.
3042                          */
3043                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3044                                 /*
3045                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3046                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3047                                  */
3048                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3049                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3050                                         anychanged = 1;
3051                                 continue;
3052                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3053                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3054                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3055                                 continue;
3056                         }
3057                 }
3058
3059                 if (pdnxt > eva)
3060                         pdnxt = eva;
3061
3062                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3063                     sva += PAGE_SIZE) {
3064                         vm_page_t m;
3065
3066 retry:
3067                         /*
3068                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3069                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3070                          * significant 32 bits.
3071                          */
3072                         obits = pbits = *pte;
3073                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3074                                 continue;
3075                         if (pbits & PG_MANAGED) {
3076                                 m = NULL;
3077                                 if (pbits & PG_A) {
3078                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3079                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3080                                         pbits &= ~PG_A;
3081                                 }
3082                                 if ((pbits & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3083                                         if (m == NULL)
3084                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3085                                         vm_page_dirty(m);
3086                                 }
3087                         }
3088
3089                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3090                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3091 #ifdef PAE
3092                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3093                                 pbits |= pg_nx;
3094 #endif
3095
3096                         if (pbits != obits) {
3097 #ifdef PAE
3098                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3099                                         goto retry;
3100 #else
3101                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3102                                     pbits))
3103                                         goto retry;
3104 #endif
3105                                 if (obits & PG_G)
3106                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3107                                 else
3108                                         anychanged = 1;
3109                         }
3110                 }
3111         }
3112         sched_unpin();
3113         if (anychanged)
3114                 pmap_invalidate_all(pmap);
3115         vm_page_unlock_queues();
3116         PMAP_UNLOCK(pmap);
3117 }
3118
3119 /*
3120  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3121  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3122  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3123  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3124  * mappings must have identical characteristics.
3125  *
3126  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3127  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3128  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3129  * pmap.
3130  */
3131 static void
3132 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3133 {
3134         pd_entry_t newpde;
3135         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3136         vm_offset_t oldpteva;
3137         vm_page_t mpte;
3138
3139         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3140
3141         /*
3142          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3143          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3144          * within a 2- or 4MB page.
3145          */
3146         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3147 setpde:
3148         newpde = *firstpte;
3149         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3150                 pmap_pde_p_failures++;
3151                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3152                     " in pmap %p", va, pmap);
3153                 return;
3154         }
3155         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3156                 pmap_pde_p_failures++;
3157                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3158                     " in pmap %p", va, pmap);
3159                 return;
3160         }
3161         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3162                 /*
3163                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3164                  * a TLB invalidation.
3165                  */
3166                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3167                     ~PG_RW))  
3168                         goto setpde;
3169                 newpde &= ~PG_RW;
3170         }
3171
3172         /* 
3173          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3174          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3175          * characteristics to the first PTE.
3176          */
3177         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3178         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3179 setpte:
3180                 oldpte = *pte;
3181                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3182                         pmap_pde_p_failures++;
3183                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3184                             " in pmap %p", va, pmap);
3185                         return;
3186                 }
3187                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3188                         /*
3189                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3190                          * without a TLB invalidation.
3191                          */
3192                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3193                             oldpte & ~PG_RW))
3194                                 goto setpte;
3195                         oldpte &= ~PG_RW;
3196                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3197                             (va & ~PDRMASK);
3198                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3199                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3200                 }
3201                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3202                         pmap_pde_p_failures++;
3203                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3204                             " in pmap %p", va, pmap);
3205                         return;
3206                 }
3207                 pa -= PAGE_SIZE;
3208         }
3209
3210         /*
3211          * Save the page table page in its current state until the PDE
3212          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3213          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3214          */
3215         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3216         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3217             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3218             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3219         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3220             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3221         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3222
3223         /*
3224          * Promote the pv entries.
3225          */
3226         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3227                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3228
3229         /*
3230          * Propagate the PAT index to its proper position.
3231          */
3232         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3233                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3234
3235         /*
3236          * Map the superpage.
3237          */
3238         if (workaround_erratum383)
3239                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3240         else if (pmap == kernel_pmap)
3241                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3242         else
3243                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3244
3245         pmap_pde_promotions++;
3246         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3247             " in pmap %p", va, pmap);
3248 }
3249
3250 /*
3251  *      Insert the given physical page (p) at
3252  *      the specified virtual address (v) in the
3253  *      target physical map with the protection requested.
3254  *
3255  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3256  *      that the related pte can not be reclaimed.
3257  *
3258  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3259  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3260  *      insert this page into the given map NOW.
3261  */
3262 void
3263 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3264     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3265 {
3266         vm_paddr_t pa;
3267         pd_entry_t *pde;
3268         pt_entry_t *pte;
3269         vm_paddr_t opa;
3270         pt_entry_t origpte, newpte;
3271         vm_page_t mpte, om;
3272         boolean_t invlva;
3273
3274         va = trunc_page(va);
3275         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3276         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3277             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va));
3278
3279         mpte = NULL;
3280
3281         vm_page_lock_queues();
3282         PMAP_LOCK(pmap);
3283         sched_pin();
3284
3285         /*
3286          * In the case that a page table page is not
3287          * resident, we are creating it here.
3288          */
3289         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3290                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3291         }
3292
3293         pde = pmap_pde(pmap, va);
3294         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3295                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3296         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3297
3298         /*
3299          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3300          */
3301         if (pte == NULL) {
3302                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3303                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3304         }
3305
3306         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3307         om = NULL;
3308         origpte = *pte;
3309         opa = origpte & PG_FRAME;
3310
3311         /*
3312          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3313          */
3314         if (origpte && (opa == pa)) {
3315                 /*
3316                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3317                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3318                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3319                  * the PT page will be also.
3320                  */
3321                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3322                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3323                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3324                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3325
3326                 /*
3327                  * Remove extra pte reference
3328                  */
3329                 if (mpte)
3330                         mpte->wire_count--;
3331
3332                 /*
3333                  * We might be turning off write access to the page,
3334                  * so we go ahead and sense modify status.
3335                  */
3336                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3337                         om = m;
3338                         pa |= PG_MANAGED;
3339                 }
3340                 goto validate;
3341         } 
3342         /*
3343          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3344          * handle validating new mapping.
3345          */
3346         if (opa) {
3347                 if (origpte & PG_W)
3348                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3349                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3350                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3351                         pmap_remove_entry(pmap, om, va);
3352                 }
3353                 if (mpte != NULL) {
3354                         mpte->wire_count--;
3355                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3356                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3357                              " va: 0x%x", va));
3358                 }
3359         } else
3360                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3361
3362         /*
3363          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3364          */
3365         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3366                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3367                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3368                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
3369                 pa |= PG_MANAGED;
3370         }
3371
3372         /*
3373          * Increment counters
3374          */
3375         if (wired)
3376                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3377
3378 validate:
3379         /*
3380          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3381          */
3382         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3383         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3384                 newpte |= PG_RW;
3385                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3386         }
3387 #ifdef PAE
3388         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3389                 newpte |= pg_nx;
3390 #endif
3391         if (wired)
3392                 newpte |= PG_W;
3393         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3394                 newpte |= PG_U;
3395         if (pmap == kernel_pmap)
3396                 newpte |= pgeflag;
3397
3398         /*
3399          * if the mapping or permission bits are different, we need
3400          * to update the pte.
3401          */
3402         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3403                 newpte |= PG_A;
3404                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3405                         newpte |= PG_M;
3406                 if (origpte & PG_V) {
3407                         invlva = FALSE;
3408                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3409                         if (origpte & PG_A) {
3410                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3411                                         vm_page_flag_set(om, PG_REFERENCED);
3412                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3413                                         invlva = TRUE;
3414 #ifdef PAE
3415                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3416                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3417                                         invlva = TRUE;
3418 #endif
3419                         }
3420                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3421                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3422                                         vm_page_dirty(om);
3423                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3424                                         invlva = TRUE;
3425                         }
3426                         if (invlva)
3427                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3428                 } else
3429                         pte_store(pte, newpte);
3430         }
3431
3432         /*
3433          * If both the page table page and the reservation are fully
3434          * populated, then attempt promotion.
3435          */
3436         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3437             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3438                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3439
3440         sched_unpin();
3441         vm_page_unlock_queues();
3442         PMAP_UNLOCK(pmap);
3443 }
3444
3445 /*
3446  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3447  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3448  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3449  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3450  */
3451 static boolean_t
3452 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3453 {
3454         pd_entry_t *pde, newpde;
3455
3456         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3457         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3458         pde = pmap_pde(pmap, va);
3459         if (*pde != 0) {
3460                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3461                     " in pmap %p", va, pmap);
3462                 return (FALSE);
3463         }
3464         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3465             PG_PS | PG_V;
3466         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0) {
3467                 newpde |= PG_MANAGED;
3468
3469                 /*
3470                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3471                  */
3472                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3473                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3474                             " in pmap %p", va, pmap);
3475                         return (FALSE);
3476                 }
3477         }
3478 #ifdef PAE
3479         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3480                 newpde |= pg_nx;
3481 #endif
3482         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3483                 newpde |= PG_U;
3484
3485         /*
3486          * Increment counters.
3487          */
3488         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3489
3490         /*
3491          * Map the superpage.
3492          */
3493         pde_store(pde, newpde);
3494
3495         pmap_pde_mappings++;
3496         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3497             " in pmap %p", va, pmap);
3498         return (TRUE);
3499 }
3500
3501 /*
3502  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3503  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3504  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3505  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3506  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3507  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3508  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3509  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3510  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3511  * corresponding offset from m_start are mapped.
3512  */
3513 void
3514 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3515     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3516 {
3517         vm_offset_t va;
3518         vm_page_t m, mpte;
3519         vm_pindex_t diff, psize;
3520
3521         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3522         psize = atop(end - start);
3523         mpte = NULL;
3524         m = m_start;
3525         PMAP_LOCK(pmap);
3526         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3527                 va = start + ptoa(diff);
3528                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3529                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3530                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3531                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3532                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3533                 else
3534                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3535                             mpte);
3536                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3537         }
3538         PMAP_UNLOCK(pmap);
3539 }
3540
3541 /*
3542  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3543  * 1. Current pmap & pmap exists.
3544  * 2. Not wired.
3545  * 3. Read access.
3546  * 4. No page table pages.
3547  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3548  */
3549
3550 void
3551 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3552 {
3553
3554         PMAP_LOCK(pmap);
3555         (void) pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3556         PMAP_UNLOCK(pmap);
3557 }
3558
3559 static vm_page_t
3560 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3561     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3562 {
3563         pt_entry_t *pte;
3564         vm_paddr_t pa;
3565         vm_page_t free;
3566
3567         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3568             (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0,
3569             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3570         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3571         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3572
3573         /*
3574          * In the case that a page table page is not
3575          * resident, we are creating it here.
3576          */
3577         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3578                 unsigned ptepindex;
3579                 pd_entry_t ptepa;
3580
3581                 /*
3582                  * Calculate pagetable page index
3583                  */
3584                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3585                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3586                         mpte->wire_count++;
3587                 } else {
3588                         /*
3589                          * Get the page directory entry
3590                          */
3591                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3592
3593                         /*
3594                          * If the page table page is mapped, we just increment
3595                          * the hold count, and activate it.
3596                          */
3597                         if (ptepa) {
3598                                 if (ptepa & PG_PS)
3599                                         return (NULL);
3600                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3601                                 mpte->wire_count++;
3602                         } else {
3603                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3604                                     M_NOWAIT);
3605                                 if (mpte == NULL)
3606                                         return (mpte);
3607                         }
3608                 }
3609         } else {
3610                 mpte = NULL;
3611         }
3612
3613         /*
3614          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3615          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3616          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3617          * But that isn't as quick as vtopte.
3618          */
3619         pte = vtopte(va);
3620         if (*pte) {
3621                 if (mpte != NULL) {
3622                         mpte->wire_count--;
3623                         mpte = NULL;
3624                 }
3625                 return (mpte);
3626         }
3627
3628         /*
3629          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3630          */
3631         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) == 0 &&
3632             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3633                 if (mpte != NULL) {
3634                         free = NULL;
3635                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3636                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3637                                 pmap_free_zero_pages(free);
3638                         }
3639                         
3640                         mpte = NULL;
3641                 }
3642                 return (mpte);
3643         }
3644
3645         /*
3646          * Increment counters
3647          */
3648         pmap->pm_stats.resident_count++;
3649
3650         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3651 #ifdef PAE
3652         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3653                 pa |= pg_nx;
3654 #endif
3655
3656         /*
3657          * Now validate mapping with RO protection
3658          */
3659         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
3660                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3661         else
3662                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3663         return mpte;
3664 }
3665
3666 /*
3667  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3668  * to be used for panic dumps.
3669  */
3670 void *
3671 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3672 {
3673         vm_offset_t va;
3674
3675         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3676         pmap_kenter(va, pa);
3677         invlpg(va);
3678         return ((void *)crashdumpmap);
3679 }
3680
3681 /*
3682  * This code maps large physical mmap regions into the
3683  * processor address space.  Note that some shortcuts
3684  * are taken, but the code works.
3685  */
3686 void
3687 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3688     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3689 {
3690         pd_entry_t *pde;
3691         vm_paddr_t pa, ptepa;
3692         vm_page_t p;
3693         int pat_mode;
3694
3695         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3696         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3697             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3698         if (pseflag && 
3699             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3700                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3701                         return;
3702                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3703                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3704                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3705                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3706
3707                 /*
3708                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3709                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3710                  */
3711                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3712                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3713                         return;
3714
3715                 /*
3716                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3717                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3718                  * memory attributes.
3719                  */
3720                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3721                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3722                     pa += PAGE_SIZE) {
3723                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3724                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3725                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3726                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3727                                 return;
3728                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3729                 }
3730
3731                 /*
3732                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3733                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3734                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3735                  */
3736                 PMAP_LOCK(pmap);
3737                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3738                     size; pa += NBPDR) {
3739                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3740                         if (*pde == 0) {
3741                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3742                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3743                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3744                                     PAGE_SIZE;
3745                                 pmap_pde_mappings++;
3746                         }
3747                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3748                         addr += NBPDR;
3749                 }
3750                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3751         }
3752 }
3753
3754 /*
3755  *      Routine:        pmap_change_wiring
3756  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3757  *                      pair.
3758  *      In/out conditions:
3759  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3760  */
3761 void
3762 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3763 {
3764         pd_entry_t *pde;
3765         pt_entry_t *pte;
3766         boolean_t are_queues_locked;
3767
3768         are_queues_locked = FALSE;
3769 retry:
3770         PMAP_LOCK(pmap);
3771         pde = pmap_pde(pmap, va);
3772         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3773                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3774                         if (!are_queues_locked) {
3775                                 are_queues_locked = TRUE;
3776                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3777                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3778                                         vm_page_lock_queues();
3779                                         goto retry;
3780                                 }
3781                         }
3782                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3783                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3784                 } else
3785                         goto out;
3786         }
3787         pte = pmap_pte(pmap, va);
3788
3789         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3790                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3791         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3792                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3793
3794         /*
3795          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3796          * invalidate TLB.
3797          */
3798         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3799         pmap_pte_release(pte);
3800 out:
3801         if (are_queues_locked)
3802                 vm_page_unlock_queues();
3803         PMAP_UNLOCK(pmap);
3804 }
3805
3806
3807
3808 /*
3809  *      Copy the range specified by src_addr/len
3810  *      from the source map to the range dst_addr/len
3811  *      in the destination map.
3812  *
3813  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3814  */
3815
3816 void
3817 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3818     vm_offset_t src_addr)
3819 {
3820         vm_page_t   free;
3821         vm_offset_t addr;
3822         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3823         vm_offset_t pdnxt;
3824
3825         if (dst_addr != src_addr)
3826                 return;
3827
3828         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3829                 return;
3830
3831         vm_page_lock_queues();
3832         if (dst_pmap < src_pmap) {
3833                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3834                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3835         } else {
3836                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3837                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3838         }
3839         sched_pin();
3840         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3841                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3842                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3843                 pd_entry_t srcptepaddr;
3844                 unsigned ptepindex;
3845
3846                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3847                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3848
3849                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3850                 if (pdnxt < addr)
3851                         pdnxt = end_addr;
3852                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3853
3854                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3855                 if (srcptepaddr == 0)
3856                         continue;
3857                         
3858                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3859                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3860                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3861                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3862                             PG_PS_FRAME))) {
3863                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3864                                     ~PG_W;
3865                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3866                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3867                         }
3868                         continue;
3869                 }
3870
3871                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3872                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3873                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3874
3875                 if (pdnxt > end_addr)
3876                         pdnxt = end_addr;
3877
3878                 src_pte = vtopte(addr);
3879                 while (addr < pdnxt) {
3880                         pt_entry_t ptetemp;
3881                         ptetemp = *src_pte;
3882                         /*
3883                          * we only virtual copy managed pages
3884                          */
3885                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3886                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3887                                     M_NOWAIT);
3888                                 if (dstmpte == NULL)
3889                                         goto out;
3890                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3891                                 if (*dst_pte == 0 &&
3892                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3893                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3894                                         /*
3895                                          * Clear the wired, modified, and
3896                                          * accessed (referenced) bits
3897                                          * during the copy.
3898                                          */
3899                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3900                                             PG_A);
3901                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3902                                 } else {
3903                                         free = NULL;
3904                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3905                                             dstmpte, &free)) {
3906                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3907                                                     addr);
3908                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3909                                         }
3910                                         goto out;
3911                                 }
3912                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3913                                         break;
3914                         }
3915                         addr += PAGE_SIZE;
3916                         src_pte++;
3917                 }
3918         }
3919 out:
3920         sched_unpin();
3921         vm_page_unlock_queues();
3922         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3923         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3924 }       
3925
3926 static __inline void
3927 pagezero(void *page)
3928 {
3929 #if defined(I686_CPU)
3930         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3931 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3932                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3933                         sse2_pagezero(page);
3934                 else
3935 #endif
3936                         i686_pagezero(page);
3937         } else
3938 #endif
3939                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3940 }
3941
3942 /*
3943  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3944  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3945  */
3946 void
3947 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3948 {
3949         struct sysmaps *sysmaps;
3950
3951         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3952         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3953         if (*sysmaps->CMAP2)
3954                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3955         sched_pin();
3956         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3957             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3958         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3959         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3960         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3961         sched_unpin();
3962         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3963 }
3964
3965 /*
3966  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
3967  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3968  *
3969  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3970  */
3971 void
3972 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
3973 {
3974         struct sysmaps *sysmaps;
3975
3976         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3977         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3978         if (*sysmaps->CMAP2)
3979                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
3980         sched_pin();
3981         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3982             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3983         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3984         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
3985                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
3986         else
3987                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
3988         *sysmaps->CMAP2 = 0;
3989         sched_unpin();
3990         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
3991 }
3992
3993 /*
3994  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
3995  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
3996  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
3997  *      outside of Giant.
3998  */
3999 void
4000 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4001 {
4002
4003         if (*CMAP3)
4004                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4005         sched_pin();
4006         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4007             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4008         invlcaddr(CADDR3);
4009         pagezero(CADDR3);
4010         *CMAP3 = 0;
4011         sched_unpin();
4012 }
4013
4014 /*
4015  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4016  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4017  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4018  *      time.
4019  */
4020 void
4021 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4022 {
4023         struct sysmaps *sysmaps;
4024
4025         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4026         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4027         if (*sysmaps->CMAP1)
4028                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4029         if (*sysmaps->CMAP2)
4030                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4031         sched_pin();
4032         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4033         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4034         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4035             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4036         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4037             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4038         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4039         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4040         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4041         sched_unpin();
4042         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4043 }
4044
4045 /*
4046  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4047  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4048  * be changed upwards or downwards in the future; it
4049  * is only necessary that true be returned for a small
4050  * subset of pmaps for proper page aging.
4051  */
4052 boolean_t
4053 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4054 {
4055         struct md_page *pvh;
4056         pv_entry_t pv;
4057         int loops = 0;
4058
4059         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4060                 return FALSE;
4061
4062         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4063         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4064                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4065                         return TRUE;
4066                 }
4067                 loops++;
4068                 if (loops >= 16)
4069                         break;
4070         }
4071         if (loops < 16) {
4072                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4073                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4074                         if (PV_PMAP(pv) == pmap)
4075                                 return (TRUE);
4076                         loops++;
4077                         if (loops >= 16)
4078                                 break;
4079                 }
4080         }
4081         return (FALSE);
4082 }
4083
4084 /*
4085  *      pmap_page_wired_mappings:
4086  *
4087  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4088  *      that are wired.
4089  */
4090 int
4091 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4092 {
4093         int count;
4094
4095         count = 0;
4096         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4097                 return (count);
4098         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4099         return (pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count));
4100 }
4101
4102 /*
4103  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4104  *
4105  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4106  */
4107 static int
4108 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4109 {
4110         pmap_t pmap;
4111         pt_entry_t *pte;
4112         pv_entry_t pv;
4113
4114         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4115         sched_pin();
4116         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4117                 pmap = PV_PMAP(pv);
4118                 PMAP_LOCK(pmap);
4119                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4120                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4121                         count++;
4122                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4123         }
4124         sched_unpin();
4125         return (count);
4126 }
4127
4128 /*
4129  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4130  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4131  */
4132 boolean_t
4133 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4134 {
4135         struct md_page *pvh;
4136
4137         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) != 0)
4138                 return (FALSE);
4139         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4140         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4141                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4142                 return (!TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list));
4143         } else
4144                 return (TRUE);
4145 }
4146
4147 /*
4148  * Remove all pages from specified address space
4149  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4150  * is special cased for current process only, but
4151  * can have the more generic (and slightly slower)
4152  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4153  * in the case of running down an entire address space.
4154  */
4155 void
4156 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4157 {
4158         pt_entry_t *pte, tpte;
4159         vm_page_t free = NULL;
4160         vm_page_t m, mpte, mt;
4161         pv_entry_t pv;
4162         struct md_page *pvh;
4163         struct pv_chunk *pc, *npc;
4164         int field, idx;
4165         int32_t bit;
4166         uint32_t inuse, bitmask;
4167         int allfree;
4168
4169         if (pmap != vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace)) {
4170                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4171                 return;
4172         }
4173         vm_page_lock_queues();
4174         PMAP_LOCK(pmap);
4175         sched_pin();
4176         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4177                 allfree = 1;
4178                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4179                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4180                         while (inuse != 0) {
4181                                 bit = bsfl(inuse);
4182                                 bitmask = 1UL << bit;
4183                                 idx = field * 32 + bit;
4184                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4185                                 inuse &= ~bitmask;
4186
4187                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4188                                 tpte = *pte;
4189                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4190                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4191                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4192                                 }
4193
4194                                 if (tpte == 0) {
4195                                         printf(
4196                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4197                                             pte, pv->pv_va);
4198                                         panic("bad pte");
4199                                 }
4200
4201 /*
4202  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4203  */
4204                                 if (tpte & PG_W) {
4205                                         allfree = 0;
4206                                         continue;
4207                                 }
4208
4209                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4210                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4211                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4212                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4213                                     (uintmax_t)tpte));
4214
4215                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4216                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4217                                         (uintmax_t)tpte));
4218
4219                                 pte_clear(pte);
4220
4221                                 /*
4222                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4223                                  */
4224                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4225                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4226                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4227                                                         vm_page_dirty(mt);
4228                                         } else
4229                                                 vm_page_dirty(m);
4230                                 }
4231
4232                                 /* Mark free */
4233                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4234                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4235                                 pv_entry_count--;
4236                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4237                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4238                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4239                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4240                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4241                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4242                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4243                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4244                                                                 vm_page_flag_clear(mt, PG_WRITEABLE);
4245                                         }
4246                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4247                                         if (mpte != NULL) {
4248                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4249                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4250                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4251                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4252                                                 mpte->wire_count = 0;
4253                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4254                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4255                                         }
4256                                 } else {
4257                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4258                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4259                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4260                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4261                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4262                                                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4263                                         }
4264                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4265                                 }
4266                         }
4267                 }
4268                 if (allfree) {
4269                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4270                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4271                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4272                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4273                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4274                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4275                         vm_page_unwire(m, 0);
4276                         vm_page_free(m);
4277                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4278                 }
4279         }
4280         sched_unpin();
4281         pmap_invalidate_all(pmap);
4282         vm_page_unlock_queues();
4283         PMAP_UNLOCK(pmap);
4284         pmap_free_zero_pages(free);
4285 }
4286
4287 /*
4288  *      pmap_is_modified:
4289  *
4290  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4291  *      in any physical maps.
4292  */
4293 boolean_t
4294 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4295 {
4296
4297         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4298                 return (FALSE);
4299         if (pmap_is_modified_pvh(&m->md))
4300                 return (TRUE);
4301         return (pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4302 }
4303
4304 /*
4305  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4306  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4307  * mappings are supported.
4308  */
4309 static boolean_t
4310 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4311 {
4312         pv_entry_t pv;
4313         pt_entry_t *pte;
4314         pmap_t pmap;
4315         boolean_t rv;
4316
4317         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4318         rv = FALSE;
4319         sched_pin();
4320         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4321                 pmap = PV_PMAP(pv);
4322                 PMAP_LOCK(pmap);
4323                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4324                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4325                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4326                 if (rv)
4327                         break;
4328         }
4329         sched_unpin();
4330         return (rv);
4331 }
4332
4333 /*
4334  *      pmap_is_prefaultable:
4335  *
4336  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4337  *      for prefault.
4338  */
4339 boolean_t
4340 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4341 {
4342         pd_entry_t *pde;
4343         pt_entry_t *pte;
4344         boolean_t rv;
4345
4346         rv = FALSE;
4347         PMAP_LOCK(pmap);
4348         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4349         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4350                 pte = vtopte(addr);
4351                 rv = *pte == 0;
4352         }
4353         PMAP_UNLOCK(pmap);
4354         return (rv);
4355 }
4356
4357 /*
4358  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4359  */
4360 void
4361 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4362 {
4363         struct md_page *pvh;
4364         pv_entry_t next_pv, pv;
4365         pmap_t pmap;
4366         pd_entry_t *pde;
4367         pt_entry_t oldpte, *pte;
4368         vm_offset_t va;
4369
4370         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4371         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4372             (m->flags & PG_WRITEABLE) == 0)
4373                 return;
4374         sched_pin();
4375         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4376         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4377                 va = pv->pv_va;
4378                 pmap = PV_PMAP(pv);
4379                 PMAP_LOCK(pmap);
4380                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4381                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4382                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4383                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4384         }
4385         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4386                 pmap = PV_PMAP(pv);
4387                 PMAP_LOCK(pmap);
4388                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4389                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4390                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4391                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4392 retry:
4393                 oldpte = *pte;
4394                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4395                         /*
4396                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4397                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4398                          * significant 32 bits.
4399                          */
4400                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4401                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4402                                 goto retry;
4403                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4404                                 vm_page_dirty(m);
4405                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4406                 }
4407                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4408         }
4409         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4410         sched_unpin();
4411 }
4412
4413 /*
4414  *      pmap_ts_referenced:
4415  *
4416  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4417  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4418  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4419  *      reference bits set.
4420  *
4421  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4422  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4423  *      optimal aging of shared pages.
4424  */
4425 int
4426 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4427 {
4428         struct md_page *pvh;
4429         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4430         pmap_t pmap;
4431         pd_entry_t oldpde, *pde;
4432         pt_entry_t *pte;
4433         vm_offset_t va;
4434         int rtval = 0;
4435
4436         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
4437                 return (rtval);
4438         sched_pin();
4439         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4440         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4441         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4442                 va = pv->pv_va;
4443                 pmap = PV_PMAP(pv);
4444                 PMAP_LOCK(pmap);
4445                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4446                 oldpde = *pde;
4447                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4448                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4449                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4450                                         /*
4451                                          * Remove the mapping to a single page
4452                                          * so that a subsequent access may
4453                                          * repromote.  Since the underlying
4454                                          * page table page is fully populated,
4455                                          * this removal never frees a page
4456                                          * table page.
4457                                          */
4458                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4459                                             PG_PS_FRAME);
4460                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4461                                         rtval++;
4462                                         if (rtval > 4) {
4463                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4464                                                 goto out;
4465                                         }
4466                                 }
4467                         }
4468                 }
4469                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4470         }
4471         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4472                 pvf = pv;
4473                 do {
4474                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4475                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4476                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4477                         pmap = PV_PMAP(pv);
4478                         PMAP_LOCK(pmap);
4479                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4480                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4481                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4482                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4483                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4484                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4485                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4486                                 rtval++;
4487                                 if (rtval > 4)
4488                                         pvn = NULL;
4489                         }
4490                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4491                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4492         }
4493 out:
4494         sched_unpin();
4495         return (rtval);
4496 }
4497
4498 /*
4499  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4500  */
4501 void
4502 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4503 {
4504         struct md_page *pvh;
4505         pv_entry_t next_pv, pv;
4506         pmap_t pmap;
4507         pd_entry_t oldpde, *pde;
4508         pt_entry_t oldpte, *pte;
4509         vm_offset_t va;
4510
4511         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4512         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4513                 return;
4514         sched_pin();
4515         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4516         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4517                 va = pv->pv_va;
4518                 pmap = PV_PMAP(pv);
4519                 PMAP_LOCK(pmap);
4520                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4521                 oldpde = *pde;
4522                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4523                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4524                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4525                                         /*
4526                                          * Write protect the mapping to a
4527                                          * single page so that a subsequent
4528                                          * write access may repromote.
4529                                          */
4530                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4531                                             PG_PS_FRAME);
4532                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4533                                         oldpte = *pte;
4534                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4535                                                 /*
4536                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4537                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4538                                                  * significant 32 bits.
4539                                                  */
4540                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4541                                                     oldpte,
4542                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4543                                                         oldpte = *pte;
4544                                                 vm_page_dirty(m);
4545                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4546                                         }
4547                                 }
4548                         }
4549                 }
4550                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4551         }
4552         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4553                 pmap = PV_PMAP(pv);
4554                 PMAP_LOCK(pmap);
4555                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4556                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4557                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4558                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4559                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4560                         /*
4561                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4562                          * in size, PG_M is among the least significant
4563                          * 32 bits. 
4564                          */
4565                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4566                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4567                 }
4568                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4569         }
4570         sched_unpin();
4571 }
4572
4573 /*
4574  *      pmap_clear_reference:
4575  *
4576  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4577  */
4578 void
4579 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4580 {
4581         struct md_page *pvh;
4582         pv_entry_t next_pv, pv;
4583         pmap_t pmap;
4584         pd_entry_t oldpde, *pde;
4585         pt_entry_t *pte;
4586         vm_offset_t va;
4587
4588         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4589         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4590                 return;
4591         sched_pin();
4592         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4593         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4594                 va = pv->pv_va;
4595                 pmap = PV_PMAP(pv);
4596                 PMAP_LOCK(pmap);
4597                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4598                 oldpde = *pde;
4599                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4600                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4601                                 /*
4602                                  * Remove the mapping to a single page so
4603                                  * that a subsequent access may repromote.
4604                                  * Since the underlying page table page is
4605                                  * fully populated, this removal never frees
4606                                  * a page table page.
4607                                  */
4608                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4609                                     PG_PS_FRAME);
4610                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4611                         }
4612                 }
4613                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4614         }
4615         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4616                 pmap = PV_PMAP(pv);
4617                 PMAP_LOCK(pmap);
4618                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4619                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4620                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4621                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4622                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4623                         /*
4624                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4625                          * in size, PG_A is among the least significant
4626                          * 32 bits. 
4627                          */
4628                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4629                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4630                 }
4631                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4632         }
4633         sched_unpin();
4634 }
4635
4636 /*
4637  * Miscellaneous support routines follow
4638  */
4639
4640 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4641 static __inline void
4642 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4643 {
4644         u_int opte, npte;
4645
4646         /*
4647          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4648          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4649          */
4650         do {
4651                 opte = *(u_int *)pte;
4652                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4653                 npte |= cache_bits;
4654         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4655 }
4656
4657 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4658 static __inline void
4659 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4660 {
4661         u_int opde, npde;
4662
4663         /*
4664          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4665          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4666          */
4667         do {
4668                 opde = *(u_int *)pde;
4669                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4670                 npde |= cache_bits;
4671         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4672 }
4673
4674 /*
4675  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4676  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4677  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4678  * NOT real memory.
4679  */
4680 void *
4681 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4682 {
4683         vm_offset_t va, offset;
4684         vm_size_t tmpsize;
4685
4686         offset = pa & PAGE_MASK;
4687         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4688         pa = pa & PG_FRAME;
4689
4690         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4691                 va = KERNBASE + pa;
4692         else
4693                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4694         if (!va)
4695                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4696
4697         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4698                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4699         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4700         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4701         return ((void *)(va + offset));
4702 }
4703
4704 void *
4705 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4706 {
4707
4708         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4709 }
4710
4711 void *
4712 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4713 {
4714
4715         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4716 }
4717
4718 void
4719 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4720 {
4721         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4722
4723         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4724                 return;
4725         base = trunc_page(va);
4726         offset = va & PAGE_MASK;
4727         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4728         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4729                 pmap_kremove(tmpva);
4730         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4731         kmem_free(kernel_map, base, size);
4732 }
4733
4734 /*
4735  * Sets the memory attribute for the specified page.
4736  */
4737 void
4738 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4739 {
4740         struct sysmaps *sysmaps;
4741         vm_offset_t sva, eva;
4742
4743         m->md.pat_mode = ma;
4744         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4745                 return;
4746
4747         /*
4748          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4749          * See pmap_invalidate_cache_range().
4750          *
4751          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4752          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4753          * flushes the cache.
4754          */    
4755         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4756                 return;
4757
4758         /*
4759          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4760          * support self snoop, map the page transient and do
4761          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4762          * pmap_invalidate_cache_range().
4763          */
4764         if ((cpu_feature & (CPUID_SS|CPUID_CLFSH)) == CPUID_CLFSH) {
4765                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4766                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4767                 if (*sysmaps->CMAP2)
4768                         panic("pmap_page_set_memattr: CMAP2 busy");
4769                 sched_pin();
4770                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4771                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4772                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4773                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4774                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4775         } else
4776                 sva = eva = 0; /* gcc */
4777         pmap_invalidate_cache_range(sva, eva);
4778         if (sva != 0) {
4779                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4780                 sched_unpin();
4781                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4782         }
4783 }
4784
4785 /*
4786  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4787  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4788  * completely contained within either the kernel map.
4789  *
4790  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4791  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4792  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4793  * there was insufficient memory available to complete the change.
4794  */
4795 int
4796 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4797 {
4798         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4799         pd_entry_t *pde;
4800         pt_entry_t *pte;
4801         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4802         boolean_t changed;
4803
4804         base = trunc_page(va);
4805         offset = va & PAGE_MASK;
4806         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4807
4808         /*
4809          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4810          */
4811         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4812                 return (EINVAL);
4813
4814         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4815         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4816         changed = FALSE;
4817
4818         /*
4819          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4820          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4821          */
4822         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4823         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4824                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4825                 if (*pde == 0) {
4826                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4827                         return (EINVAL);
4828                 }
4829                 if (*pde & PG_PS) {
4830                         /*
4831                          * If the current 2/4MB page already has
4832                          * the required memory type, then we need not
4833                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4834                          * the next 2/4MB page frame.
4835                          */
4836                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4837                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4838                                 continue;
4839                         }
4840
4841                         /*
4842                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4843                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4844                          * within the range, then we need not break
4845                          * down this page into 4KB pages.
4846                          */
4847                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4848                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4849                                 tmpva += NBPDR;
4850                                 continue;
4851                         }
4852                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4853                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4854                                 return (ENOMEM);
4855                         }
4856                 }
4857                 pte = vtopte(tmpva);
4858                 if (*pte == 0) {
4859                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4860                         return (EINVAL);
4861                 }
4862                 tmpva += PAGE_SIZE;
4863         }
4864         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4865
4866         /*
4867          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
4868          * cache mode if required.
4869          */
4870         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4871                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4872                 if (*pde & PG_PS) {
4873                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
4874                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
4875                                 changed = TRUE;
4876                         }
4877                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4878                 } else {
4879                         pte = vtopte(tmpva);
4880                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
4881                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
4882                                 changed = TRUE;
4883                         }
4884                         tmpva += PAGE_SIZE;
4885                 }
4886         }
4887
4888         /*
4889          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
4890          * shouldn't be, etc.
4891          */
4892         if (changed) {
4893                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
4894                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
4895         }
4896         return (0);
4897 }
4898
4899 /*
4900  * perform the pmap work for mincore
4901  */
4902 int
4903 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4904 {
4905         pd_entry_t *pdep;
4906         pt_entry_t *ptep, pte;
4907         vm_paddr_t pa;
4908         vm_page_t m;
4909         int val = 0;
4910         
4911         PMAP_LOCK(pmap);
4912         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
4913         if (*pdep != 0) {
4914                 if (*pdep & PG_PS) {
4915                         pte = *pdep;
4916                         val = MINCORE_SUPER;
4917                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
4918                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
4919                             PG_FRAME;
4920                 } else {
4921                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4922                         pte = *ptep;
4923                         pmap_pte_release(ptep);
4924                         pa = pte & PG_FRAME;
4925                 }
4926         } else {
4927                 pte = 0;
4928                 pa = 0;
4929         }
4930         PMAP_UNLOCK(pmap);
4931
4932         if (pte != 0) {
4933                 val |= MINCORE_INCORE;
4934                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
4935                         return val;
4936
4937                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4938
4939                 /*
4940                  * Modified by us
4941                  */
4942                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
4943                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4944                 else {
4945                         /*
4946                          * Modified by someone else
4947                          */
4948                         vm_page_lock_queues();
4949                         if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
4950                                 val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4951                         vm_page_unlock_queues();
4952                 }
4953                 /*
4954                  * Referenced by us
4955                  */
4956                 if (pte & PG_A)
4957                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4958                 else {
4959                         /*
4960                          * Referenced by someone else
4961                          */
4962                         vm_page_lock_queues();
4963                         if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4964                             pmap_ts_referenced(m)) {
4965                                 val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4966                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4967                         }
4968                         vm_page_unlock_queues();
4969                 }
4970         } 
4971         return val;
4972 }
4973
4974 void
4975 pmap_activate(struct thread *td)
4976 {
4977         pmap_t  pmap, oldpmap;
4978         u_int32_t  cr3;
4979
4980         critical_enter();
4981         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
4982         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
4983 #if defined(SMP)
4984         atomic_clear_int(&oldpmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4985         atomic_set_int(&pmap->pm_active, PCPU_GET(cpumask));
4986 #else
4987         oldpmap->pm_active &= ~1;
4988         pmap->pm_active |= 1;
4989 #endif
4990 #ifdef PAE
4991         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
4992 #else
4993         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
4994 #endif
4995         /*
4996          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
4997          */
4998         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
4999         load_cr3(cr3);
5000         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5001         critical_exit();
5002 }
5003
5004 void
5005 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5006 {
5007 }
5008
5009 /*
5010  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5011  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5012  */
5013 void
5014 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5015     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5016 {
5017         vm_offset_t superpage_offset;
5018
5019         if (size < NBPDR)
5020                 return;
5021         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5022                 offset += ptoa(object->pg_color);
5023         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5024         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5025             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5026                 return;
5027         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5028                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5029         else
5030                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5031 }
5032
5033
5034 #if defined(PMAP_DEBUG)
5035 pmap_pid_dump(int pid)
5036 {
5037         pmap_t pmap;
5038         struct proc *p;
5039         int npte = 0;
5040         int index;
5041
5042         sx_slock(&allproc_lock);
5043         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5044                 if (p->p_pid != pid)
5045                         continue;
5046
5047                 if (p->p_vmspace) {
5048                         int i,j;
5049                         index = 0;
5050                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5051                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5052                                 pd_entry_t *pde;
5053                                 pt_entry_t *pte;
5054                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5055                                 
5056                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5057                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5058                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5059                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5060                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5061                                                         if (index) {
5062                                                                 index = 0;
5063                                                                 printf("\n");
5064                                                         }
5065                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5066                                                         return npte;
5067                                                 }
5068                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5069                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5070                                                         pt_entry_t pa;
5071                                                         vm_page_t m;
5072                                                         pa = *pte;
5073                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5074                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5075                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5076                                                         npte++;
5077                                                         index++;
5078                                                         if (index >= 2) {
5079                                                                 index = 0;
5080                                                                 printf("\n");
5081                                                         } else {
5082                                                                 printf(" ");
5083                                                         }
5084                                                 }
5085                                         }
5086                                 }
5087                         }
5088                 }
5089         }
5090         sx_sunlock(&allproc_lock);
5091         return npte;
5092 }
5093 #endif
5094
5095 #if defined(DEBUG)
5096
5097 static void     pads(pmap_t pm);
5098 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
5099
5100 /* print address space of pmap*/
5101 static void
5102 pads(pmap_t pm)
5103 {
5104         int i, j;
5105         vm_paddr_t va;
5106         pt_entry_t *ptep;
5107
5108         if (pm == kernel_pmap)
5109                 return;
5110         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5111                 if (pm->pm_pdir[i])
5112                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5113                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5114                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5115                                         continue;
5116                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5117                                         continue;
5118                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5119                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5120                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5121                         };
5122
5123 }
5124
5125 void
5126 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5127 {
5128         pv_entry_t pv;
5129         pmap_t pmap;
5130         vm_page_t m;
5131
5132         printf("pa %x", pa);
5133         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5134         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
5135                 pmap = PV_PMAP(pv);
5136                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5137                 pads(pmap);
5138         }
5139         printf(" ");
5140 }
5141 #endif