]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.0.git/blob - sys/i386/i386/pmap.c
Copy stable/9 to releng/9.0 as part of the FreeBSD 9.0-RELEASE release
[FreeBSD/releng/9.0.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 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_smp.h"
109 #include "opt_xbox.h"
110
111 #include <sys/param.h>
112 #include <sys/systm.h>
113 #include <sys/kernel.h>
114 #include <sys/ktr.h>
115 #include <sys/lock.h>
116 #include <sys/malloc.h>
117 #include <sys/mman.h>
118 #include <sys/msgbuf.h>
119 #include <sys/mutex.h>
120 #include <sys/proc.h>
121 #include <sys/sf_buf.h>
122 #include <sys/sx.h>
123 #include <sys/vmmeter.h>
124 #include <sys/sched.h>
125 #include <sys/sysctl.h>
126 #ifdef SMP
127 #include <sys/smp.h>
128 #else
129 #include <sys/cpuset.h>
130 #endif
131
132 #include <vm/vm.h>
133 #include <vm/vm_param.h>
134 #include <vm/vm_kern.h>
135 #include <vm/vm_page.h>
136 #include <vm/vm_map.h>
137 #include <vm/vm_object.h>
138 #include <vm/vm_extern.h>
139 #include <vm/vm_pageout.h>
140 #include <vm/vm_pager.h>
141 #include <vm/vm_reserv.h>
142 #include <vm/uma.h>
143
144 #include <machine/cpu.h>
145 #include <machine/cputypes.h>
146 #include <machine/md_var.h>
147 #include <machine/pcb.h>
148 #include <machine/specialreg.h>
149 #ifdef SMP
150 #include <machine/smp.h>
151 #endif
152
153 #ifdef XBOX
154 #include <machine/xbox.h>
155 #endif
156
157 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
158 #define CPU_ENABLE_SSE
159 #endif
160
161 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
162 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
163 #endif
164
165 #if !defined(DIAGNOSTIC)
166 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
167 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
168 #else
169 #define PMAP_INLINE     extern inline
170 #endif
171 #else
172 #define PMAP_INLINE
173 #endif
174
175 #define PV_STATS
176 #ifdef PV_STATS
177 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
178 #else
179 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
180 #endif
181
182 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
183 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
184
185 /*
186  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
187  */
188 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
189 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
190
191 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
192 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
193 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
194 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
195 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
196
197 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
198     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
199 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
200
201 struct pmap kernel_pmap_store;
202 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
203 static struct pmaplist allpmaps;
204 static struct mtx allpmaps_lock;
205
206 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
207 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
208 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
209 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
210
211 static int nkpt = NKPT;
212 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
213 extern u_int32_t KERNend;
214 extern u_int32_t KPTphys;
215
216 #ifdef PAE
217 pt_entry_t pg_nx;
218 static uma_zone_t pdptzone;
219 #endif
220
221 SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
222
223 static int pat_works = 1;
224 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
225     "Is page attribute table fully functional?");
226
227 static int pg_ps_enabled = 1;
228 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN, &pg_ps_enabled, 0,
229     "Are large page mappings enabled?");
230
231 #define PAT_INDEX_SIZE  8
232 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
233
234 /*
235  * Data for the pv entry allocation mechanism
236  */
237 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
238 static struct md_page *pv_table;
239 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
240
241 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
242 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
243 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
244
245 /*
246  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
247  */
248 struct sysmaps {
249         struct  mtx lock;
250         pt_entry_t *CMAP1;
251         pt_entry_t *CMAP2;
252         caddr_t CADDR1;
253         caddr_t CADDR2;
254 };
255 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
256 pt_entry_t *CMAP1 = 0;
257 static pt_entry_t *CMAP3;
258 static pd_entry_t *KPTD;
259 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
260 static caddr_t CADDR3;
261 struct msgbuf *msgbufp = 0;
262
263 /*
264  * Crashdump maps.
265  */
266 static caddr_t crashdumpmap;
267
268 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
269 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
270 #ifdef SMP
271 static int PMAP1cpu;
272 static int PMAP1changedcpu;
273 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
274            &PMAP1changedcpu, 0,
275            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
276 #endif
277 static int PMAP1changed;
278 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
279            &PMAP1changed, 0,
280            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
281 static int PMAP1unchanged;
282 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
283            &PMAP1unchanged, 0,
284            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
285 static struct mtx PMAP2mutex;
286
287 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
288 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t locked_pmap, int try);
289 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
290 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
291 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
292 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
293 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
294                     vm_offset_t va);
295 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
296
297 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
298 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
299     vm_prot_t prot);
300 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
301     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
302 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
303 static void pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
304 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
305 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
306 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
307 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
308 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
309 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
310 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
311 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
312 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
313     vm_prot_t prot);
314 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
315 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
316     vm_page_t *free);
317 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
318     vm_page_t *free);
319 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
320 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
321     vm_page_t *free);
322 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
323                                         vm_offset_t va);
324 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
325 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
326     vm_page_t m);
327 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
328     pd_entry_t newpde);
329 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
330
331 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags);
332
333 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags);
334 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free);
335 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
336 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
337 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t *);
338 #ifdef PAE
339 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait);
340 #endif
341 static void pmap_set_pg(void);
342
343 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
344 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
345
346 /*
347  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
348  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
349  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
350  */
351 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
352
353 /*
354  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
355  *
356  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
357  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
358  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
359  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
360  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
361  *      (physical) address starting relative to 0]
362  */
363 void
364 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
365 {
366         vm_offset_t va;
367         pt_entry_t *pte, *unused;
368         struct sysmaps *sysmaps;
369         int i;
370
371         /*
372          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
373          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
374          * address space, because locore may not have mapped every physical
375          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
376          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
377          */
378         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
379
380         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
381
382         /*
383          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
384          */
385         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
386         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
387 #ifdef PAE
388         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
389 #endif
390         kernel_pmap->pm_root = NULL;
391         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
392         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
393         LIST_INIT(&allpmaps);
394
395         /*
396          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
397          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
398          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
399          * being changed.
400          */
401         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
402         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
403         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
404         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
405
406         /*
407          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
408          * mapping of pages.
409          */
410 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
411         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
412
413         va = virtual_avail;
414         pte = vtopte(va);
415
416         /*
417          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
418          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
419          */
420         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
421                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
422                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
423                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
424                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
425         }
426         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
427         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
428
429         /*
430          * Crashdump maps.
431          */
432         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
433
434         /*
435          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
436          */
437         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
438
439         /*
440          * msgbufp is used to map the system message buffer.
441          */
442         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
443
444         /*
445          * KPTmap is used by pmap_kextract().
446          *
447          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
448          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
449          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
450          */
451         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
452
453         for (i = 0; i < NKPT; i++)
454                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
455
456         /*
457          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
458          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
459          */
460         KPTD -= KPTDI;
461         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
462
463         /*
464          * ptemap is used for pmap_pte_quick
465          */
466         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
467         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
468
469         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
470
471         virtual_avail = va;
472
473         /*
474          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
475          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
476          * mapping must not have PG_G set. 
477          */
478 #ifdef XBOX
479         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
480          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
481          * Better fixes are very welcome! */
482         if (!arch_i386_is_xbox)
483 #endif
484         for (i = 1; i < NKPT; i++)
485                 PTD[i] = 0;
486
487         /* Initialize the PAT MSR if present. */
488         pmap_init_pat();
489
490         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
491         pmap_set_pg();
492 }
493
494 /*
495  * Setup the PAT MSR.
496  */
497 void
498 pmap_init_pat(void)
499 {
500         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
501         uint64_t pat_msr;
502         u_long cr0, cr4;
503         int i;
504
505         /* Set default PAT index table. */
506         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
507                 pat_table[i] = -1;
508         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
509         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
510         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
511         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
512         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
513         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
514
515         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
516         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
517                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
518                         pat_index[i] = pat_table[i];
519                 pat_works = 0;
520                 return;
521         }
522
523         /*
524          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
525          * PAT entries.
526          *
527          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
528          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
529          * or Mode C Paging)
530          *
531          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
532          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
533          */
534         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
535             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
536                 pat_works = 0;
537
538         /* Initialize default PAT entries. */
539         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
540             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
541             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
542             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
543             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
544             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
545             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
546             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
547
548         if (pat_works) {
549                 /*
550                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
551                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
552                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
553                  */
554                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
555                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
556                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
557                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
558                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
559                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
560         } else {
561                 /*
562                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
563                  */
564                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
565                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
566                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
567         }
568
569         /* Disable PGE. */
570         cr4 = rcr4();
571         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
572
573         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
574         cr0 = rcr0();
575         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
576
577         /* Flushes caches and TLBs. */
578         wbinvd();
579         invltlb();
580
581         /* Update PAT and index table. */
582         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
583         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
584                 pat_index[i] = pat_table[i];
585
586         /* Flush caches and TLBs again. */
587         wbinvd();
588         invltlb();
589
590         /* Restore caches and PGE. */
591         load_cr0(cr0);
592         load_cr4(cr4);
593 }
594
595 /*
596  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
597  */
598 static void
599 pmap_set_pg(void)
600 {
601         pt_entry_t *pte;
602         vm_offset_t va, endva;
603
604         if (pgeflag == 0)
605                 return;
606
607         endva = KERNBASE + KERNend;
608
609         if (pseflag) {
610                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
611                 while (va  < endva) {
612                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
613                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
614                         va += NBPDR;
615                 }
616         } else {
617                 va = (vm_offset_t)btext;
618                 while (va < endva) {
619                         pte = vtopte(va);
620                         if (*pte)
621                                 *pte |= pgeflag;
622                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
623                         va += PAGE_SIZE;
624                 }
625         }
626 }
627
628 /*
629  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
630  */
631 void
632 pmap_page_init(vm_page_t m)
633 {
634
635         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
636         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
637 }
638
639 #ifdef PAE
640 static void *
641 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, int bytes, u_int8_t *flags, int wait)
642 {
643
644         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
645         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
646         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_map, bytes, wait, 0x0ULL,
647             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
648 }
649 #endif
650
651 /*
652  * ABuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
653  * Requirements:
654  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
655  *    are ever set, PG_V in particular.
656  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
657  *    on PAE systems.  This should be ok.
658  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
659  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
660  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
661  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
662  */
663 static vm_offset_t
664 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
665 {
666         pt_entry_t *pte;
667         vm_offset_t va;
668
669         va = *head;
670         if (va == 0)
671                 return (va);    /* Out of memory */
672         pte = vtopte(va);
673         *head = *pte;
674         if (*head & PG_V)
675                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
676         *pte = 0;
677         return (va);
678 }
679
680 static void
681 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
682 {
683         pt_entry_t *pte;
684
685         if (va & PG_V)
686                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
687         pte = vtopte(va);
688         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
689         *head = va;
690 }
691
692 static void
693 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
694 {
695         int i;
696         vm_offset_t va;
697
698         *head = 0;
699         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
700                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
701                 pmap_ptelist_free(head, va);
702         }
703 }
704
705
706 /*
707  *      Initialize the pmap module.
708  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
709  *      system needs to map virtual memory.
710  */
711 void
712 pmap_init(void)
713 {
714         vm_page_t mpte;
715         vm_size_t s;
716         int i, pv_npg;
717
718         /*
719          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
720          * page table pages.
721          */ 
722         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
723                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
724                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
725                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
726                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
727                 mpte->pindex = i + KPTDI;
728                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
729         }
730
731         /*
732          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
733          * high water mark so that the system can recover from excessive
734          * numbers of pv entries.
735          */
736         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
737         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + cnt.v_page_count;
738         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
739         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
740         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
741
742         /*
743          * If the kernel is running in a virtual machine on an AMD Family 10h
744          * processor, then it must assume that MCA is enabled by the virtual
745          * machine monitor.
746          */
747         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
748             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x10)
749                 workaround_erratum383 = 1;
750
751         /*
752          * Are large page mappings supported and enabled?
753          */
754         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
755         if (pseflag == 0)
756                 pg_ps_enabled = 0;
757         else if (pg_ps_enabled) {
758                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
759                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
760                 pagesizes[1] = NBPDR;
761         }
762
763         /*
764          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
765          */
766         for (i = 0; phys_avail[i + 1]; i += 2);
767         pv_npg = round_4mpage(phys_avail[(i - 2) + 1]) / NBPDR;
768
769         /*
770          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
771          */
772         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
773         s = round_page(s);
774         pv_table = (struct md_page *)kmem_alloc(kernel_map, s);
775         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
776                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
777
778         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
779         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
780             PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
781         if (pv_chunkbase == NULL)
782                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
783         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
784 #ifdef PAE
785         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
786             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
787             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
788         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
789 #endif
790 }
791
792
793 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
794         "Max number of PV entries");
795 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
796         "Page share factor per proc");
797
798 SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
799     "2/4MB page mapping counters");
800
801 static u_long pmap_pde_demotions;
802 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
803     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
804
805 static u_long pmap_pde_mappings;
806 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
807     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
808
809 static u_long pmap_pde_p_failures;
810 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
811     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
812
813 static u_long pmap_pde_promotions;
814 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
815     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
816
817 /***************************************************
818  * Low level helper routines.....
819  ***************************************************/
820
821 /*
822  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
823  * caching mode.
824  */
825 int
826 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
827 {
828         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
829
830         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
831                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
832
833         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
834         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
835
836         /* Map the caching mode to a PAT index. */
837         pat_idx = pat_index[mode];
838
839         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
840         cache_bits = 0;
841         if (pat_idx & 0x4)
842                 cache_bits |= pat_flag;
843         if (pat_idx & 0x2)
844                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
845         if (pat_idx & 0x1)
846                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
847         return (cache_bits);
848 }
849
850 /*
851  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
852  */
853 static void
854 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
855 {
856         pd_entry_t *pde;
857         pmap_t pmap;
858         boolean_t PTD_updated;
859
860         PTD_updated = FALSE;
861         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
862         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
863                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
864                     PG_FRAME))
865                         PTD_updated = TRUE;
866                 pde = pmap_pde(pmap, va);
867                 pde_store(pde, newpde);
868         }
869         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
870         KASSERT(PTD_updated,
871             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
872 }
873
874 /*
875  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
876  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
877  * calling processor's TLB is affected.
878  *
879  * The calling thread must be pinned to a processor.
880  */
881 static void
882 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
883 {
884         u_long cr4;
885
886         if ((newpde & PG_PS) == 0)
887                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
888                 invlpg(va);
889         else if ((newpde & PG_G) == 0)
890                 /*
891                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
892                  * because there are too many to flush individually.
893                  */
894                 invltlb();
895         else {
896                 /*
897                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
898                  * including any global (PG_G) mappings.
899                  */
900                 cr4 = rcr4();
901                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
902                 /*
903                  * Although preemption at this point could be detrimental to
904                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
905                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
906                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
907                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
908                  */
909                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
910         }
911 }
912 #ifdef SMP
913 /*
914  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
915  *
916  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
917  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
918  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
919  * processor could cache an old, pre-update entry without being
920  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
921  * active on another processor after its pm_active field is checked by
922  * one of the following functions but before a store updating the page
923  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
924  * processor before its pm_active field is checked but due to
925  * speculative loads one of the following functions stills reads the
926  * pmap as inactive on the other processor.
927  * 
928  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
929  * immutable.  The kernel page table is always active on every
930  * processor.
931  */
932 void
933 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
934 {
935         cpuset_t other_cpus;
936         u_int cpuid;
937
938         sched_pin();
939         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
940                 invlpg(va);
941                 smp_invlpg(va);
942         } else {
943                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
944                 other_cpus = all_cpus;
945                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
946                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
947                         invlpg(va);
948                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
949                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
950                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
951         }
952         sched_unpin();
953 }
954
955 void
956 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
957 {
958         cpuset_t other_cpus;
959         vm_offset_t addr;
960         u_int cpuid;
961
962         sched_pin();
963         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
964                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
965                         invlpg(addr);
966                 smp_invlpg_range(sva, eva);
967         } else {
968                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
969                 other_cpus = all_cpus;
970                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
971                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
972                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
973                                 invlpg(addr);
974                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
975                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
976                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
977         }
978         sched_unpin();
979 }
980
981 void
982 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
983 {
984         cpuset_t other_cpus;
985         u_int cpuid;
986
987         sched_pin();
988         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
989                 invltlb();
990                 smp_invltlb();
991         } else {
992                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
993                 other_cpus = all_cpus;
994                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
995                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
996                         invltlb();
997                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
998                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
999                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1000         }
1001         sched_unpin();
1002 }
1003
1004 void
1005 pmap_invalidate_cache(void)
1006 {
1007
1008         sched_pin();
1009         wbinvd();
1010         smp_cache_flush();
1011         sched_unpin();
1012 }
1013
1014 struct pde_action {
1015         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1016         vm_offset_t va;
1017         pd_entry_t *pde;
1018         pd_entry_t newpde;
1019         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1020 };
1021
1022 static void
1023 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1024 {
1025         struct pde_action *act = arg;
1026         pd_entry_t *pde;
1027         pmap_t pmap;
1028
1029         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1030
1031                 /*
1032                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1033                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1034                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1035                  */
1036                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1037                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1038                         pde_store(pde, act->newpde);
1039                 }
1040         }
1041 }
1042
1043 static void
1044 pmap_update_pde_user(void *arg)
1045 {
1046         struct pde_action *act = arg;
1047
1048         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1049                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1050 }
1051
1052 static void
1053 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1054 {
1055         struct pde_action *act = arg;
1056
1057         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1058                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1059 }
1060
1061 /*
1062  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1063  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1064  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1065  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1066  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1067  * hardware error.
1068  */
1069 static void
1070 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1071 {
1072         struct pde_action act;
1073         cpuset_t active, other_cpus;
1074         u_int cpuid;
1075
1076         sched_pin();
1077         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1078         other_cpus = all_cpus;
1079         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1080         if (pmap == kernel_pmap)
1081                 active = all_cpus;
1082         else
1083                 active = pmap->pm_active;
1084         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1085                 act.store = cpuid;
1086                 act.invalidate = active;
1087                 act.va = va;
1088                 act.pde = pde;
1089                 act.newpde = newpde;
1090                 CPU_SET(cpuid, &active);
1091                 smp_rendezvous_cpus(active,
1092                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1093                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1094                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1095         } else {
1096                 if (pmap == kernel_pmap)
1097                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1098                 else
1099                         pde_store(pde, newpde);
1100                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1101                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1102         }
1103         sched_unpin();
1104 }
1105 #else /* !SMP */
1106 /*
1107  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1108  * We inline these within pmap.c for speed.
1109  */
1110 PMAP_INLINE void
1111 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1112 {
1113
1114         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1115                 invlpg(va);
1116 }
1117
1118 PMAP_INLINE void
1119 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1120 {
1121         vm_offset_t addr;
1122
1123         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1124                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1125                         invlpg(addr);
1126 }
1127
1128 PMAP_INLINE void
1129 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1130 {
1131
1132         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1133                 invltlb();
1134 }
1135
1136 PMAP_INLINE void
1137 pmap_invalidate_cache(void)
1138 {
1139
1140         wbinvd();
1141 }
1142
1143 static void
1144 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1145 {
1146
1147         if (pmap == kernel_pmap)
1148                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1149         else
1150                 pde_store(pde, newpde);
1151         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1152                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1153 }
1154 #endif /* !SMP */
1155
1156 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1157
1158 void
1159 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1160 {
1161
1162         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1163             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1164         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1165             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1166
1167         if (cpu_feature & CPUID_SS)
1168                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1169         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1170             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1171
1172                 /*
1173                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1174                  * instruction to insure that previous stores are
1175                  * included in the write-back.  The processor
1176                  * propagates flush to other processors in the cache
1177                  * coherence domain.
1178                  */
1179                 mfence();
1180                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1181                         clflush(sva);
1182                 mfence();
1183         } else {
1184
1185                 /*
1186                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1187                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1188                  * Globally invalidate cache.
1189                  */
1190                 pmap_invalidate_cache();
1191         }
1192 }
1193
1194 void
1195 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1196 {
1197         int i;
1198
1199         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1200             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1201                 pmap_invalidate_cache();
1202         } else {
1203                 for (i = 0; i < count; i++)
1204                         pmap_flush_page(pages[i]);
1205         }
1206 }
1207
1208 /*
1209  * Are we current address space or kernel?  N.B. We return FALSE when
1210  * a pmap's page table is in use because a kernel thread is borrowing
1211  * it.  The borrowed page table can change spontaneously, making any
1212  * dependence on its continued use subject to a race condition.
1213  */
1214 static __inline int
1215 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1216 {
1217
1218         return (pmap == kernel_pmap ||
1219                 (pmap == vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace) &&
1220             (pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] & PG_FRAME)));
1221 }
1222
1223 /*
1224  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1225  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1226  */
1227 pt_entry_t *
1228 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1229 {
1230         pd_entry_t newpf;
1231         pd_entry_t *pde;
1232
1233         pde = pmap_pde(pmap, va);
1234         if (*pde & PG_PS)
1235                 return (pde);
1236         if (*pde != 0) {
1237                 /* are we current address space or kernel? */
1238                 if (pmap_is_current(pmap))
1239                         return (vtopte(va));
1240                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1241                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1242                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1243                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1244                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1245                 }
1246                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1247         }
1248         return (NULL);
1249 }
1250
1251 /*
1252  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1253  * being NULL.
1254  */
1255 static __inline void
1256 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1257 {
1258
1259         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1260                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1261 }
1262
1263 static __inline void
1264 invlcaddr(void *caddr)
1265 {
1266
1267         invlpg((u_int)caddr);
1268 }
1269
1270 /*
1271  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1272  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1273  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1274  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1275  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1276  *
1277  * If the given pmap is not the current pmap, vm_page_queue_mtx
1278  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1279  */
1280 static pt_entry_t *
1281 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1282 {
1283         pd_entry_t newpf;
1284         pd_entry_t *pde;
1285
1286         pde = pmap_pde(pmap, va);
1287         if (*pde & PG_PS)
1288                 return (pde);
1289         if (*pde != 0) {
1290                 /* are we current address space or kernel? */
1291                 if (pmap_is_current(pmap))
1292                         return (vtopte(va));
1293                 mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
1294                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1295                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1296                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1297                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1298 #ifdef SMP
1299                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1300 #endif
1301                         invlcaddr(PADDR1);
1302                         PMAP1changed++;
1303                 } else
1304 #ifdef SMP
1305                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1306                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1307                         invlcaddr(PADDR1);
1308                         PMAP1changedcpu++;
1309                 } else
1310 #endif
1311                         PMAP1unchanged++;
1312                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1313         }
1314         return (0);
1315 }
1316
1317 /*
1318  *      Routine:        pmap_extract
1319  *      Function:
1320  *              Extract the physical page address associated
1321  *              with the given map/virtual_address pair.
1322  */
1323 vm_paddr_t 
1324 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1325 {
1326         vm_paddr_t rtval;
1327         pt_entry_t *pte;
1328         pd_entry_t pde;
1329
1330         rtval = 0;
1331         PMAP_LOCK(pmap);
1332         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1333         if (pde != 0) {
1334                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1335                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1336                 else {
1337                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1338                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1339                         pmap_pte_release(pte);
1340                 }
1341         }
1342         PMAP_UNLOCK(pmap);
1343         return (rtval);
1344 }
1345
1346 /*
1347  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1348  *      Function:
1349  *              Atomically extract and hold the physical page
1350  *              with the given pmap and virtual address pair
1351  *              if that mapping permits the given protection.
1352  */
1353 vm_page_t
1354 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1355 {
1356         pd_entry_t pde;
1357         pt_entry_t pte, *ptep;
1358         vm_page_t m;
1359         vm_paddr_t pa;
1360
1361         pa = 0;
1362         m = NULL;
1363         PMAP_LOCK(pmap);
1364 retry:
1365         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1366         if (pde != 0) {
1367                 if (pde & PG_PS) {
1368                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1369                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde & PG_PS_FRAME) |
1370                                        (va & PDRMASK), &pa))
1371                                         goto retry;
1372                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1373                                     (va & PDRMASK));
1374                                 vm_page_hold(m);
1375                         }
1376                 } else {
1377                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1378                         pte = *ptep;
1379                         pmap_pte_release(ptep);
1380                         if (pte != 0 &&
1381                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1382                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME, &pa))
1383                                         goto retry;
1384                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1385                                 vm_page_hold(m);
1386                         }
1387                 }
1388         }
1389         PA_UNLOCK_COND(pa);
1390         PMAP_UNLOCK(pmap);
1391         return (m);
1392 }
1393
1394 /***************************************************
1395  * Low level mapping routines.....
1396  ***************************************************/
1397
1398 /*
1399  * Add a wired page to the kva.
1400  * Note: not SMP coherent.
1401  *
1402  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1403  */
1404 PMAP_INLINE void 
1405 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1406 {
1407         pt_entry_t *pte;
1408
1409         pte = vtopte(va);
1410         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1411 }
1412
1413 static __inline void
1414 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1415 {
1416         pt_entry_t *pte;
1417
1418         pte = vtopte(va);
1419         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1420 }
1421
1422 /*
1423  * Remove a page from the kernel pagetables.
1424  * Note: not SMP coherent.
1425  *
1426  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1427  */
1428 PMAP_INLINE void
1429 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1430 {
1431         pt_entry_t *pte;
1432
1433         pte = vtopte(va);
1434         pte_clear(pte);
1435 }
1436
1437 /*
1438  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1439  *      virtual address space.
1440  *
1441  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1442  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1443  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1444  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1445  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1446  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1447  *      region.
1448  */
1449 vm_offset_t
1450 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1451 {
1452         vm_offset_t va, sva;
1453
1454         va = sva = *virt;
1455         while (start < end) {
1456                 pmap_kenter(va, start);
1457                 va += PAGE_SIZE;
1458                 start += PAGE_SIZE;
1459         }
1460         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1461         *virt = va;
1462         return (sva);
1463 }
1464
1465
1466 /*
1467  * Add a list of wired pages to the kva
1468  * this routine is only used for temporary
1469  * kernel mappings that do not need to have
1470  * page modification or references recorded.
1471  * Note that old mappings are simply written
1472  * over.  The page *must* be wired.
1473  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1474  */
1475 void
1476 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1477 {
1478         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1479         vm_page_t m;
1480
1481         oldpte = 0;
1482         pte = vtopte(sva);
1483         endpte = pte + count;
1484         while (pte < endpte) {
1485                 m = *ma++;
1486                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1487                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1488                         oldpte |= *pte;
1489                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1490                 }
1491                 pte++;
1492         }
1493         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1494                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1495                     PAGE_SIZE);
1496 }
1497
1498 /*
1499  * This routine tears out page mappings from the
1500  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1501  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1502  */
1503 void
1504 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1505 {
1506         vm_offset_t va;
1507
1508         va = sva;
1509         while (count-- > 0) {
1510                 pmap_kremove(va);
1511                 va += PAGE_SIZE;
1512         }
1513         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1514 }
1515
1516 /***************************************************
1517  * Page table page management routines.....
1518  ***************************************************/
1519 static __inline void
1520 pmap_free_zero_pages(vm_page_t free)
1521 {
1522         vm_page_t m;
1523
1524         while (free != NULL) {
1525                 m = free;
1526                 free = m->right;
1527                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1528                 vm_page_free_toq(m);
1529         }
1530 }
1531
1532 /*
1533  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1534  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1535  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1536  */
1537 static __inline void
1538 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, vm_page_t *free, boolean_t set_PG_ZERO)
1539 {
1540
1541         if (set_PG_ZERO)
1542                 m->flags |= PG_ZERO;
1543         else
1544                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1545         m->right = *free;
1546         *free = m;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1551  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1552  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1553  * ordered by this virtual address range.
1554  */
1555 static void
1556 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1557 {
1558         vm_page_t root;
1559
1560         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1561         root = pmap->pm_root;
1562         if (root == NULL) {
1563                 mpte->left = NULL;
1564                 mpte->right = NULL;
1565         } else {
1566                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, root);
1567                 if (mpte->pindex < root->pindex) {
1568                         mpte->left = root->left;
1569                         mpte->right = root;
1570                         root->left = NULL;
1571                 } else if (mpte->pindex == root->pindex)
1572                         panic("pmap_insert_pt_page: pindex already inserted");
1573                 else {
1574                         mpte->right = root->right;
1575                         mpte->left = root;
1576                         root->right = NULL;
1577                 }
1578         }
1579         pmap->pm_root = mpte;
1580 }
1581
1582 /*
1583  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1584  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1585  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1586  */
1587 static vm_page_t
1588 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1589 {
1590         vm_page_t mpte;
1591         vm_pindex_t pindex = va >> PDRSHIFT;
1592
1593         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1594         if ((mpte = pmap->pm_root) != NULL && mpte->pindex != pindex) {
1595                 mpte = vm_page_splay(pindex, mpte);
1596                 if ((pmap->pm_root = mpte)->pindex != pindex)
1597                         mpte = NULL;
1598         }
1599         return (mpte);
1600 }
1601
1602 /*
1603  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1604  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1605  * the pmap's collection.
1606  */
1607 static void
1608 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1609 {
1610         vm_page_t root;
1611
1612         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1613         if (mpte != pmap->pm_root)
1614                 vm_page_splay(mpte->pindex, pmap->pm_root);
1615         if (mpte->left == NULL)
1616                 root = mpte->right;
1617         else {
1618                 root = vm_page_splay(mpte->pindex, mpte->left);
1619                 root->right = mpte->right;
1620         }
1621         pmap->pm_root = root;
1622 }
1623
1624 /*
1625  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1626  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1627  */
1628 static __inline int
1629 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1630 {
1631
1632         --m->wire_count;
1633         if (m->wire_count == 0)
1634                 return (_pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, free));
1635         else
1636                 return (0);
1637 }
1638
1639 static int 
1640 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_page_t *free)
1641 {
1642         vm_offset_t pteva;
1643
1644         /*
1645          * unmap the page table page
1646          */
1647         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1648         --pmap->pm_stats.resident_count;
1649
1650         /*
1651          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1652          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1653          * down is begun.
1654          */
1655         atomic_subtract_rel_int(&cnt.v_wire_count, 1);
1656
1657         /*
1658          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1659          * take effect immediately.
1660          */
1661         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1662         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1663
1664         /* 
1665          * Put page on a list so that it is released after
1666          * *ALL* TLB shootdown is done
1667          */
1668         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1669
1670         return (1);
1671 }
1672
1673 /*
1674  * After removing a page table entry, this routine is used to
1675  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1676  */
1677 static int
1678 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
1679 {
1680         pd_entry_t ptepde;
1681         vm_page_t mpte;
1682
1683         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1684                 return (0);
1685         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1686         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1687         return (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, free));
1688 }
1689
1690 /*
1691  * Initialize the pmap for the swapper process.
1692  */
1693 void
1694 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1695 {
1696
1697         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1698         /*
1699          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1700          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1701          * not need to be inserted into that list.
1702          */
1703         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1704 #ifdef PAE
1705         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1706 #endif
1707         pmap->pm_root = NULL;
1708         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1709         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1710         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1711         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1712 }
1713
1714 /*
1715  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1716  * such as one in a vmspace structure.
1717  */
1718 int
1719 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1720 {
1721         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1722         vm_paddr_t pa;
1723         static int color;
1724         int i;
1725
1726         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1727
1728         /*
1729          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1730          * page directory table.
1731          */
1732         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1733                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kmem_alloc_nofault(kernel_map,
1734                     NBPTD);
1735
1736                 if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1737                         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
1738                         return (0);
1739                 }
1740 #ifdef PAE
1741                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1742                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1743                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1744                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1745                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1746                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1747 #endif
1748                 pmap->pm_root = NULL;
1749         }
1750         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
1751             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1752
1753         /*
1754          * allocate the page directory page(s)
1755          */
1756         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1757                 m = vm_page_alloc(NULL, color++,
1758                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
1759                     VM_ALLOC_ZERO);
1760                 if (m == NULL)
1761                         VM_WAIT;
1762                 else {
1763                         ptdpg[i++] = m;
1764                 }
1765         }
1766
1767         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1768
1769         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1770                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1771                         bzero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG), PAGE_SIZE);
1772         }
1773
1774         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1775         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1776         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1777         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1778         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1779
1780         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1781         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1782                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1783                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1784 #ifdef PAE
1785                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1786 #endif
1787         }
1788
1789         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1790         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1791         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1792
1793         return (1);
1794 }
1795
1796 /*
1797  * this routine is called if the page table page is not
1798  * mapped correctly.
1799  */
1800 static vm_page_t
1801 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex, int flags)
1802 {
1803         vm_paddr_t ptepa;
1804         vm_page_t m;
1805
1806         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1807             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1808             ("_pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1809
1810         /*
1811          * Allocate a page table page.
1812          */
1813         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1814             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1815                 if (flags & M_WAITOK) {
1816                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1817                         vm_page_unlock_queues();
1818                         VM_WAIT;
1819                         vm_page_lock_queues();
1820                         PMAP_LOCK(pmap);
1821                 }
1822
1823                 /*
1824                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1825                  * page may have been allocated.
1826                  */
1827                 return (NULL);
1828         }
1829         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1830                 pmap_zero_page(m);
1831
1832         /*
1833          * Map the pagetable page into the process address space, if
1834          * it isn't already there.
1835          */
1836
1837         pmap->pm_stats.resident_count++;
1838
1839         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1840         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1841                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1842
1843         return (m);
1844 }
1845
1846 static vm_page_t
1847 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int flags)
1848 {
1849         unsigned ptepindex;
1850         pd_entry_t ptepa;
1851         vm_page_t m;
1852
1853         KASSERT((flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_NOWAIT ||
1854             (flags & (M_NOWAIT | M_WAITOK)) == M_WAITOK,
1855             ("pmap_allocpte: flags is neither M_NOWAIT nor M_WAITOK"));
1856
1857         /*
1858          * Calculate pagetable page index
1859          */
1860         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1861 retry:
1862         /*
1863          * Get the page directory entry
1864          */
1865         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1866
1867         /*
1868          * This supports switching from a 4MB page to a
1869          * normal 4K page.
1870          */
1871         if (ptepa & PG_PS) {
1872                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1873                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1874         }
1875
1876         /*
1877          * If the page table page is mapped, we just increment the
1878          * hold count, and activate it.
1879          */
1880         if (ptepa) {
1881                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1882                 m->wire_count++;
1883         } else {
1884                 /*
1885                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1886                  * been deallocated. 
1887                  */
1888                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1889                 if (m == NULL && (flags & M_WAITOK))
1890                         goto retry;
1891         }
1892         return (m);
1893 }
1894
1895
1896 /***************************************************
1897 * Pmap allocation/deallocation routines.
1898  ***************************************************/
1899
1900 #ifdef SMP
1901 /*
1902  * Deal with a SMP shootdown of other users of the pmap that we are
1903  * trying to dispose of.  This can be a bit hairy.
1904  */
1905 static cpuset_t *lazymask;
1906 static u_int lazyptd;
1907 static volatile u_int lazywait;
1908
1909 void pmap_lazyfix_action(void);
1910
1911 void
1912 pmap_lazyfix_action(void)
1913 {
1914
1915 #ifdef COUNT_IPIS
1916         (*ipi_lazypmap_counts[PCPU_GET(cpuid)])++;
1917 #endif
1918         if (rcr3() == lazyptd)
1919                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1920         CPU_CLR_ATOMIC(PCPU_GET(cpuid), lazymask);
1921         atomic_store_rel_int(&lazywait, 1);
1922 }
1923
1924 static void
1925 pmap_lazyfix_self(u_int cpuid)
1926 {
1927
1928         if (rcr3() == lazyptd)
1929                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1930         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, lazymask);
1931 }
1932
1933
1934 static void
1935 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1936 {
1937         cpuset_t mymask, mask;
1938         u_int cpuid, spins;
1939         int lsb;
1940
1941         mask = pmap->pm_active;
1942         while (!CPU_EMPTY(&mask)) {
1943                 spins = 50000000;
1944
1945                 /* Find least significant set bit. */
1946                 lsb = cpusetobj_ffs(&mask);
1947                 MPASS(lsb != 0);
1948                 lsb--;
1949                 CPU_SETOF(lsb, &mask);
1950                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1951 #ifdef PAE
1952                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdpt);
1953 #else
1954                 lazyptd = vtophys(pmap->pm_pdir);
1955 #endif
1956                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1957
1958                 /* Use a cpuset just for having an easy check. */
1959                 CPU_SETOF(cpuid, &mymask);
1960                 if (!CPU_CMP(&mask, &mymask)) {
1961                         lazymask = &pmap->pm_active;
1962                         pmap_lazyfix_self(cpuid);
1963                 } else {
1964                         atomic_store_rel_int((u_int *)&lazymask,
1965                             (u_int)&pmap->pm_active);
1966                         atomic_store_rel_int(&lazywait, 0);
1967                         ipi_selected(mask, IPI_LAZYPMAP);
1968                         while (lazywait == 0) {
1969                                 ia32_pause();
1970                                 if (--spins == 0)
1971                                         break;
1972                         }
1973                 }
1974                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1975                 if (spins == 0)
1976                         printf("pmap_lazyfix: spun for 50000000\n");
1977                 mask = pmap->pm_active;
1978         }
1979 }
1980
1981 #else   /* SMP */
1982
1983 /*
1984  * Cleaning up on uniprocessor is easy.  For various reasons, we're
1985  * unlikely to have to even execute this code, including the fact
1986  * that the cleanup is deferred until the parent does a wait(2), which
1987  * means that another userland process has run.
1988  */
1989 static void
1990 pmap_lazyfix(pmap_t pmap)
1991 {
1992         u_int cr3;
1993
1994         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
1995         if (cr3 == rcr3()) {
1996                 load_cr3(PCPU_GET(curpcb)->pcb_cr3);
1997                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &pmap->pm_active); 
1998         }
1999 }
2000 #endif  /* SMP */
2001
2002 /*
2003  * Release any resources held by the given physical map.
2004  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
2005  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
2006  */
2007 void
2008 pmap_release(pmap_t pmap)
2009 {
2010         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
2011         int i;
2012
2013         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
2014             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
2015             pmap->pm_stats.resident_count));
2016         KASSERT(pmap->pm_root == NULL,
2017             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
2018
2019         pmap_lazyfix(pmap);
2020         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
2021         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
2022         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
2023
2024         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
2025                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
2026                     PG_FRAME);
2027
2028         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
2029             sizeof(*pmap->pm_pdir));
2030
2031         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
2032
2033         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
2034                 m = ptdpg[i];
2035 #ifdef PAE
2036                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
2037                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
2038 #endif
2039                 m->wire_count--;
2040                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2041                 vm_page_free_zero(m);
2042         }
2043         PMAP_LOCK_DESTROY(pmap);
2044 }
2045 \f
2046 static int
2047 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2048 {
2049         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
2050
2051         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
2052 }
2053 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2054     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
2055
2056 static int
2057 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
2058 {
2059         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
2060
2061         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
2062 }
2063 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
2064     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
2065
2066 /*
2067  * grow the number of kernel page table entries, if needed
2068  */
2069 void
2070 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
2071 {
2072         vm_paddr_t ptppaddr;
2073         vm_page_t nkpg;
2074         pd_entry_t newpdir;
2075
2076         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
2077         addr = roundup2(addr, NBPDR);
2078         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
2079                 addr = kernel_map->max_offset;
2080         while (kernel_vm_end < addr) {
2081                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2082                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2083                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2084                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2085                                 break;
2086                         }
2087                         continue;
2088                 }
2089
2090                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2091                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2092                     VM_ALLOC_ZERO);
2093                 if (nkpg == NULL)
2094                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2095
2096                 nkpt++;
2097
2098                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2099                         pmap_zero_page(nkpg);
2100                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2101                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2102                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2103
2104                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2105                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2106                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2107                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2108                         break;
2109                 }
2110         }
2111 }
2112
2113
2114 /***************************************************
2115  * page management routines.
2116  ***************************************************/
2117
2118 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2119 CTASSERT(_NPCM == 11);
2120
2121 static __inline struct pv_chunk *
2122 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2123 {
2124
2125         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2126 }
2127
2128 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2129
2130 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2131 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2132
2133 static uint32_t pc_freemask[11] = {
2134         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2135         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2136         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2137         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2138 };
2139
2140 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2141         "Current number of pv entries");
2142
2143 #ifdef PV_STATS
2144 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2145
2146 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2147         "Current number of pv entry chunks");
2148 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2149         "Current number of pv entry chunks allocated");
2150 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2151         "Current number of pv entry chunks frees");
2152 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2153         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2154
2155 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2156 static int pv_entry_spare;
2157
2158 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2159         "Current number of pv entry frees");
2160 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2161         "Current number of pv entry allocs");
2162 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2163         "Current number of spare pv entries");
2164
2165 static int pmap_collect_inactive, pmap_collect_active;
2166
2167 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_inactive, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_inactive, 0,
2168         "Current number times pmap_collect called on inactive queue");
2169 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pmap_collect_active, CTLFLAG_RD, &pmap_collect_active, 0,
2170         "Current number times pmap_collect called on active queue");
2171 #endif
2172
2173 /*
2174  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2175  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2176  * another pv entry chunk.  This is normally called to
2177  * unmap inactive pages, and if necessary, active pages.
2178  */
2179 static void
2180 pmap_collect(pmap_t locked_pmap, struct vpgqueues *vpq)
2181 {
2182         pd_entry_t *pde;
2183         pmap_t pmap;
2184         pt_entry_t *pte, tpte;
2185         pv_entry_t next_pv, pv;
2186         vm_offset_t va;
2187         vm_page_t m, free;
2188
2189         sched_pin();
2190         TAILQ_FOREACH(m, &vpq->pl, pageq) {
2191                 if ((m->flags & PG_MARKER) != 0 || m->hold_count || m->busy)
2192                         continue;
2193                 TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &m->md.pv_list, pv_list, next_pv) {
2194                         va = pv->pv_va;
2195                         pmap = PV_PMAP(pv);
2196                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2197                         if (pmap > locked_pmap)
2198                                 PMAP_LOCK(pmap);
2199                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap))
2200                                 continue;
2201                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2202                         pde = pmap_pde(pmap, va);
2203                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_collect: found"
2204                             " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2205                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
2206                         tpte = pte_load_clear(pte);
2207                         KASSERT((tpte & PG_W) == 0,
2208                             ("pmap_collect: wired pte %#jx", (uintmax_t)tpte));
2209                         if (tpte & PG_A)
2210                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2211                         if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2212                                 vm_page_dirty(m);
2213                         free = NULL;
2214                         pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2215                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2216                         pmap_free_zero_pages(free);
2217                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2218                         free_pv_entry(pmap, pv);
2219                         if (pmap != locked_pmap)
2220                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2221                 }
2222                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2223                     TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list))
2224                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2225         }
2226         sched_unpin();
2227 }
2228
2229
2230 /*
2231  * free the pv_entry back to the free list
2232  */
2233 static void
2234 free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv)
2235 {
2236         vm_page_t m;
2237         struct pv_chunk *pc;
2238         int idx, field, bit;
2239
2240         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2241         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2242         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2243         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2244         pv_entry_count--;
2245         pc = pv_to_chunk(pv);
2246         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2247         field = idx / 32;
2248         bit = idx % 32;
2249         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2250         /* move to head of list */
2251         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2252         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2253                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2254                         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2255                         return;
2256                 }
2257         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2258         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2259         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2260         /* entire chunk is free, return it */
2261         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2262         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2263         vm_page_unwire(m, 0);
2264         vm_page_free(m);
2265         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2266 }
2267
2268 /*
2269  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2270  * when needed.
2271  */
2272 static pv_entry_t
2273 get_pv_entry(pmap_t pmap, int try)
2274 {
2275         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2276         static struct timeval lastprint;
2277         static vm_pindex_t colour;
2278         struct vpgqueues *pq;
2279         int bit, field;
2280         pv_entry_t pv;
2281         struct pv_chunk *pc;
2282         vm_page_t m;
2283
2284         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2285         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2286         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2287         pv_entry_count++;
2288         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2289                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2290                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2291                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2292                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2293         pq = NULL;
2294 retry:
2295         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2296         if (pc != NULL) {
2297                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2298                         if (pc->pc_map[field]) {
2299                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2300                                 break;
2301                         }
2302                 }
2303                 if (field < _NPCM) {
2304                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2305                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2306                         /* If this was the last item, move it to tail */
2307                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2308                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2309                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2310                                         return (pv);    /* not full, return */
2311                                 }
2312                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2313                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2314                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2315                         return (pv);
2316                 }
2317         }
2318         /*
2319          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the page
2320          * queues lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2321          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2322          */
2323         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, colour, (pq ==
2324             &vm_page_queues[PQ_ACTIVE] ? VM_ALLOC_SYSTEM : VM_ALLOC_NORMAL) |
2325             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2326                 if (try) {
2327                         pv_entry_count--;
2328                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2329                         return (NULL);
2330                 }
2331                 /*
2332                  * Reclaim pv entries: At first, destroy mappings to
2333                  * inactive pages.  After that, if a pv chunk entry
2334                  * is still needed, destroy mappings to active pages.
2335                  */
2336                 if (pq == NULL) {
2337                         PV_STAT(pmap_collect_inactive++);
2338                         pq = &vm_page_queues[PQ_INACTIVE];
2339                 } else if (pq == &vm_page_queues[PQ_INACTIVE]) {
2340                         PV_STAT(pmap_collect_active++);
2341                         pq = &vm_page_queues[PQ_ACTIVE];
2342                 } else
2343                         panic("get_pv_entry: increase vm.pmap.shpgperproc");
2344                 pmap_collect(pmap, pq);
2345                 goto retry;
2346         }
2347         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2348         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2349         colour++;
2350         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2351         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2352         pc->pc_pmap = pmap;
2353         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2354         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2355                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2356         pv = &pc->pc_pventry[0];
2357         TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2358         PV_STAT(pv_entry_spare += _NPCPV - 1);
2359         return (pv);
2360 }
2361
2362 static __inline pv_entry_t
2363 pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2364 {
2365         pv_entry_t pv;
2366
2367         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2368         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
2369                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2370                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2371                         break;
2372                 }
2373         }
2374         return (pv);
2375 }
2376
2377 static void
2378 pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2379 {
2380         struct md_page *pvh;
2381         pv_entry_t pv;
2382         vm_offset_t va_last;
2383         vm_page_t m;
2384
2385         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2386         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2387             ("pmap_pv_demote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2388
2389         /*
2390          * Transfer the 4mpage's pv entry for this mapping to the first
2391          * page's pv list.
2392          */
2393         pvh = pa_to_pvh(pa);
2394         va = trunc_4mpage(va);
2395         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2396         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_demote_pde: pv not found"));
2397         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2398         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2399         /* Instantiate the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2400         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2401         do {
2402                 m++;
2403                 KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2404                     ("pmap_pv_demote_pde: page %p is not managed", m));
2405                 va += PAGE_SIZE;
2406                 pmap_insert_entry(pmap, va, m);
2407         } while (va < va_last);
2408 }
2409
2410 static void
2411 pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2412 {
2413         struct md_page *pvh;
2414         pv_entry_t pv;
2415         vm_offset_t va_last;
2416         vm_page_t m;
2417
2418         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2419         KASSERT((pa & PDRMASK) == 0,
2420             ("pmap_pv_promote_pde: pa is not 4mpage aligned"));
2421
2422         /*
2423          * Transfer the first page's pv entry for this mapping to the
2424          * 4mpage's pv list.  Aside from avoiding the cost of a call
2425          * to get_pv_entry(), a transfer avoids the possibility that
2426          * get_pv_entry() calls pmap_collect() and that pmap_collect()
2427          * removes one of the mappings that is being promoted.
2428          */
2429         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2430         va = trunc_4mpage(va);
2431         pv = pmap_pvh_remove(&m->md, pmap, va);
2432         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pv_promote_pde: pv not found"));
2433         pvh = pa_to_pvh(pa);
2434         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2435         /* Free the remaining NPTEPG - 1 pv entries. */
2436         va_last = va + NBPDR - PAGE_SIZE;
2437         do {
2438                 m++;
2439                 va += PAGE_SIZE;
2440                 pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2441         } while (va < va_last);
2442 }
2443
2444 static void
2445 pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2446 {
2447         pv_entry_t pv;
2448
2449         pv = pmap_pvh_remove(pvh, pmap, va);
2450         KASSERT(pv != NULL, ("pmap_pvh_free: pv not found"));
2451         free_pv_entry(pmap, pv);
2452 }
2453
2454 static void
2455 pmap_remove_entry(pmap_t pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
2456 {
2457         struct md_page *pvh;
2458
2459         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2460         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2461         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
2462                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2463                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2464                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2465         }
2466 }
2467
2468 /*
2469  * Create a pv entry for page at pa for
2470  * (pmap, va).
2471  */
2472 static void
2473 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2474 {
2475         pv_entry_t pv;
2476
2477         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2478         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2479         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2480         pv->pv_va = va;
2481         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2482 }
2483
2484 /*
2485  * Conditionally create a pv entry.
2486  */
2487 static boolean_t
2488 pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2489 {
2490         pv_entry_t pv;
2491
2492         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2493         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2494         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2495             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2496                 pv->pv_va = va;
2497                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2498                 return (TRUE);
2499         } else
2500                 return (FALSE);
2501 }
2502
2503 /*
2504  * Create the pv entries for each of the pages within a superpage.
2505  */
2506 static boolean_t
2507 pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
2508 {
2509         struct md_page *pvh;
2510         pv_entry_t pv;
2511
2512         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2513         if (pv_entry_count < pv_entry_high_water && 
2514             (pv = get_pv_entry(pmap, TRUE)) != NULL) {
2515                 pv->pv_va = va;
2516                 pvh = pa_to_pvh(pa);
2517                 TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
2518                 return (TRUE);
2519         } else
2520                 return (FALSE);
2521 }
2522
2523 /*
2524  * Fills a page table page with mappings to consecutive physical pages.
2525  */
2526 static void
2527 pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte)
2528 {
2529         pt_entry_t *pte;
2530
2531         for (pte = firstpte; pte < firstpte + NPTEPG; pte++) {
2532                 *pte = newpte;  
2533                 newpte += PAGE_SIZE;
2534         }
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Tries to demote a 2- or 4MB page mapping.  If demotion fails, the
2539  * 2- or 4MB page mapping is invalidated.
2540  */
2541 static boolean_t
2542 pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2543 {
2544         pd_entry_t newpde, oldpde;
2545         pt_entry_t *firstpte, newpte;
2546         vm_paddr_t mptepa;
2547         vm_page_t free, mpte;
2548
2549         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2550         oldpde = *pde;
2551         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2552             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2553         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2554         if (mpte != NULL)
2555                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2556         else {
2557                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2558                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2559                     " is missing"));
2560
2561                 /*
2562                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2563                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2564                  * allocation of the new page table page fails.
2565                  */
2566                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2567                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2568                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2569                         free = NULL;
2570                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2571                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2572                         pmap_free_zero_pages(free);
2573                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2574                             " in pmap %p", va, pmap);
2575                         return (FALSE);
2576                 }
2577                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2578                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2579         }
2580         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2581
2582         /*
2583          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2584          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2585          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2586          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2587          */
2588         if (va >= KERNBASE)
2589                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2590         else if (curthread->td_pinned > 0 && mtx_owned(&vm_page_queue_mtx)) {
2591                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2592                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2593 #ifdef SMP
2594                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2595 #endif
2596                         invlcaddr(PADDR1);
2597                         PMAP1changed++;
2598                 } else
2599 #ifdef SMP
2600                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2601                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2602                         invlcaddr(PADDR1);
2603                         PMAP1changedcpu++;
2604                 } else
2605 #endif
2606                         PMAP1unchanged++;
2607                 firstpte = PADDR1;
2608         } else {
2609                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2610                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2611                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2612                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2613                 }
2614                 firstpte = PADDR2;
2615         }
2616         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2617         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2618             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2619         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2620             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2621         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2622         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2623                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2624
2625         /*
2626          * If the page table page is new, initialize it.
2627          */
2628         if (mpte->wire_count == 1) {
2629                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2630                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2631         }
2632         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2633             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2634             " addresses"));
2635
2636         /*
2637          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2638          * entries.
2639          */ 
2640         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2641                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2642         
2643         /*
2644          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2645          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2646          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2647          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2648          * the read above and the store below. 
2649          */
2650         if (workaround_erratum383)
2651                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2652         else if (pmap == kernel_pmap)
2653                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2654         else
2655                 pde_store(pde, newpde); 
2656         if (firstpte == PADDR2)
2657                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2658
2659         /*
2660          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2661          */
2662         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2663
2664         /*
2665          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2666          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2667          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2668          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2669          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2670          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2671          * the 2mpage to referencing the page table page.
2672          */
2673         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2674                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2675
2676         pmap_pde_demotions++;
2677         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2678             " in pmap %p", va, pmap);
2679         return (TRUE);
2680 }
2681
2682 /*
2683  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2684  */
2685 static void
2686 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2687     vm_page_t *free)
2688 {
2689         struct md_page *pvh;
2690         pd_entry_t oldpde;
2691         vm_offset_t eva, va;
2692         vm_page_t m, mpte;
2693
2694         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2695         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2696             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2697         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2698         if (oldpde & PG_W)
2699                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2700
2701         /*
2702          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2703          * PG_G.
2704          */
2705         if (oldpde & PG_G)
2706                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2707         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2708         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2709                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2710                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2711                 eva = sva + NBPDR;
2712                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2713                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2714                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2715                                 vm_page_dirty(m);
2716                         if (oldpde & PG_A)
2717                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2718                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2719                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2720                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2721                 }
2722         }
2723         if (pmap == kernel_pmap) {
2724                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pdq, sva))
2725                         panic("pmap_remove_pde: failed demotion");
2726         } else {
2727                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2728                 if (mpte != NULL) {
2729                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2730                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2731                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2732                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2733                         mpte->wire_count = 0;
2734                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2735                         atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
2736                 }
2737         }
2738 }
2739
2740 /*
2741  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2742  */
2743 static int
2744 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2745 {
2746         pt_entry_t oldpte;
2747         vm_page_t m;
2748
2749         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2750         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2751         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2752         if (oldpte & PG_W)
2753                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2754         /*
2755          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2756          * PG_G.
2757          */
2758         if (oldpte & PG_G)
2759                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2760         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2761         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2762                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2763                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2764                         vm_page_dirty(m);
2765                 if (oldpte & PG_A)
2766                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2767                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2768         }
2769         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2770 }
2771
2772 /*
2773  * Remove a single page from a process address space
2774  */
2775 static void
2776 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t *free)
2777 {
2778         pt_entry_t *pte;
2779
2780         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
2781         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2782         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2783         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2784                 return;
2785         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2786         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2787 }
2788
2789 /*
2790  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2791  *
2792  *      It is assumed that the start and end are properly
2793  *      rounded to the page size.
2794  */
2795 void
2796 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2797 {
2798         vm_offset_t pdnxt;
2799         pd_entry_t ptpaddr;
2800         pt_entry_t *pte;
2801         vm_page_t free = NULL;
2802         int anyvalid;
2803
2804         /*
2805          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2806          */
2807         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2808                 return;
2809
2810         anyvalid = 0;
2811
2812         vm_page_lock_queues();
2813         sched_pin();
2814         PMAP_LOCK(pmap);
2815
2816         /*
2817          * special handling of removing one page.  a very
2818          * common operation and easy to short circuit some
2819          * code.
2820          */
2821         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2822             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2823                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2824                 goto out;
2825         }
2826
2827         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2828                 unsigned pdirindex;
2829
2830                 /*
2831                  * Calculate index for next page table.
2832                  */
2833                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2834                 if (pdnxt < sva)
2835                         pdnxt = eva;
2836                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2837                         break;
2838
2839                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2840                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2841
2842                 /*
2843                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2844                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2845                  */
2846                 if (ptpaddr == 0)
2847                         continue;
2848
2849                 /*
2850                  * Check for large page.
2851                  */
2852                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2853                         /*
2854                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2855                          * demote the mapping and fall through.
2856                          */
2857                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2858                                 /*
2859                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2860                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2861                                  */
2862                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2863                                         anyvalid = 1;
2864                                 pmap_remove_pde(pmap,
2865                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2866                                 continue;
2867                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2868                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2869                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2870                                 continue;
2871                         }
2872                 }
2873
2874                 /*
2875                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2876                  * by the current page table page, or to the end of the
2877                  * range being removed.
2878                  */
2879                 if (pdnxt > eva)
2880                         pdnxt = eva;
2881
2882                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2883                     sva += PAGE_SIZE) {
2884                         if (*pte == 0)
2885                                 continue;
2886
2887                         /*
2888                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2889                          * by pmap_remove_pte().
2890                          */
2891                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2892                                 anyvalid = 1;
2893                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2894                                 break;
2895                 }
2896         }
2897 out:
2898         sched_unpin();
2899         if (anyvalid)
2900                 pmap_invalidate_all(pmap);
2901         vm_page_unlock_queues();
2902         PMAP_UNLOCK(pmap);
2903         pmap_free_zero_pages(free);
2904 }
2905
2906 /*
2907  *      Routine:        pmap_remove_all
2908  *      Function:
2909  *              Removes this physical page from
2910  *              all physical maps in which it resides.
2911  *              Reflects back modify bits to the pager.
2912  *
2913  *      Notes:
2914  *              Original versions of this routine were very
2915  *              inefficient because they iteratively called
2916  *              pmap_remove (slow...)
2917  */
2918
2919 void
2920 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2921 {
2922         struct md_page *pvh;
2923         pv_entry_t pv;
2924         pmap_t pmap;
2925         pt_entry_t *pte, tpte;
2926         pd_entry_t *pde;
2927         vm_offset_t va;
2928         vm_page_t free;
2929
2930         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2931             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2932         free = NULL;
2933         vm_page_lock_queues();
2934         sched_pin();
2935         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2936         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2937                 va = pv->pv_va;
2938                 pmap = PV_PMAP(pv);
2939                 PMAP_LOCK(pmap);
2940                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2941                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2942                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2943         }
2944         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2945                 pmap = PV_PMAP(pv);
2946                 PMAP_LOCK(pmap);
2947                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2948                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2949                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2950                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2951                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2952                 tpte = pte_load_clear(pte);
2953                 if (tpte & PG_W)
2954                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2955                 if (tpte & PG_A)
2956                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2957
2958                 /*
2959                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2960                  */
2961                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2962                         vm_page_dirty(m);
2963                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
2964                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
2965                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2966                 free_pv_entry(pmap, pv);
2967                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2968         }
2969         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2970         sched_unpin();
2971         vm_page_unlock_queues();
2972         pmap_free_zero_pages(free);
2973 }
2974
2975 /*
2976  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
2977  */
2978 static boolean_t
2979 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
2980 {
2981         pd_entry_t newpde, oldpde;
2982         vm_offset_t eva, va;
2983         vm_page_t m;
2984         boolean_t anychanged;
2985
2986         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2987         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2988             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2989         anychanged = FALSE;
2990 retry:
2991         oldpde = newpde = *pde;
2992         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2993                 eva = sva + NBPDR;
2994                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2995                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
2996                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2997                                 vm_page_dirty(m);
2998         }
2999         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3000                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3001 #ifdef PAE
3002         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3003                 newpde |= pg_nx;
3004 #endif
3005         if (newpde != oldpde) {
3006                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3007                         goto retry;
3008                 if (oldpde & PG_G)
3009                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3010                 else
3011                         anychanged = TRUE;
3012         }
3013         return (anychanged);
3014 }
3015
3016 /*
3017  *      Set the physical protection on the
3018  *      specified range of this map as requested.
3019  */
3020 void
3021 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3022 {
3023         vm_offset_t pdnxt;
3024         pd_entry_t ptpaddr;
3025         pt_entry_t *pte;
3026         int anychanged;
3027
3028         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3029                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3030                 return;
3031         }
3032
3033 #ifdef PAE
3034         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3035             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3036                 return;
3037 #else
3038         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3039                 return;
3040 #endif
3041
3042         anychanged = 0;
3043
3044         vm_page_lock_queues();
3045         sched_pin();
3046         PMAP_LOCK(pmap);
3047         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3048                 pt_entry_t obits, pbits;
3049                 unsigned pdirindex;
3050
3051                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3052                 if (pdnxt < sva)
3053                         pdnxt = eva;
3054
3055                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3056                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3057
3058                 /*
3059                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3060                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3061                  */
3062                 if (ptpaddr == 0)
3063                         continue;
3064
3065                 /*
3066                  * Check for large page.
3067                  */
3068                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3069                         /*
3070                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3071                          * demote the mapping and fall through.
3072                          */
3073                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3074                                 /*
3075                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3076                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3077                                  */
3078                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3079                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3080                                         anychanged = 1;
3081                                 continue;
3082                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
3083                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3084                                 /* The large page mapping was destroyed. */
3085                                 continue;
3086                         }
3087                 }
3088
3089                 if (pdnxt > eva)
3090                         pdnxt = eva;
3091
3092                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3093                     sva += PAGE_SIZE) {
3094                         vm_page_t m;
3095
3096 retry:
3097                         /*
3098                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3099                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3100                          * significant 32 bits.
3101                          */
3102                         obits = pbits = *pte;
3103                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3104                                 continue;
3105
3106                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3107                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3108                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3109                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3110                                         vm_page_dirty(m);
3111                                 }
3112                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3113                         }
3114 #ifdef PAE
3115                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3116                                 pbits |= pg_nx;
3117 #endif
3118
3119                         if (pbits != obits) {
3120 #ifdef PAE
3121                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3122                                         goto retry;
3123 #else
3124                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3125                                     pbits))
3126                                         goto retry;
3127 #endif
3128                                 if (obits & PG_G)
3129                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3130                                 else
3131                                         anychanged = 1;
3132                         }
3133                 }
3134         }
3135         sched_unpin();
3136         if (anychanged)
3137                 pmap_invalidate_all(pmap);
3138         vm_page_unlock_queues();
3139         PMAP_UNLOCK(pmap);
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3144  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3145  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3146  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3147  * mappings must have identical characteristics.
3148  *
3149  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3150  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3151  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3152  * pmap.
3153  */
3154 static void
3155 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3156 {
3157         pd_entry_t newpde;
3158         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3159         vm_offset_t oldpteva;
3160         vm_page_t mpte;
3161
3162         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3163
3164         /*
3165          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3166          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3167          * within a 2- or 4MB page.
3168          */
3169         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3170 setpde:
3171         newpde = *firstpte;
3172         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3173                 pmap_pde_p_failures++;
3174                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3175                     " in pmap %p", va, pmap);
3176                 return;
3177         }
3178         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3179                 pmap_pde_p_failures++;
3180                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3181                     " in pmap %p", va, pmap);
3182                 return;
3183         }
3184         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3185                 /*
3186                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3187                  * a TLB invalidation.
3188                  */
3189                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3190                     ~PG_RW))  
3191                         goto setpde;
3192                 newpde &= ~PG_RW;
3193         }
3194
3195         /* 
3196          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3197          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3198          * characteristics to the first PTE.
3199          */
3200         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3201         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3202 setpte:
3203                 oldpte = *pte;
3204                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3205                         pmap_pde_p_failures++;
3206                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3207                             " in pmap %p", va, pmap);
3208                         return;
3209                 }
3210                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3211                         /*
3212                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3213                          * without a TLB invalidation.
3214                          */
3215                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3216                             oldpte & ~PG_RW))
3217                                 goto setpte;
3218                         oldpte &= ~PG_RW;
3219                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3220                             (va & ~PDRMASK);
3221                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3222                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3223                 }
3224                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3225                         pmap_pde_p_failures++;
3226                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3227                             " in pmap %p", va, pmap);
3228                         return;
3229                 }
3230                 pa -= PAGE_SIZE;
3231         }
3232
3233         /*
3234          * Save the page table page in its current state until the PDE
3235          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3236          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3237          */
3238         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3239         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3240             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3241             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3242         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3243             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3244         pmap_insert_pt_page(pmap, mpte);
3245
3246         /*
3247          * Promote the pv entries.
3248          */
3249         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3250                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3251
3252         /*
3253          * Propagate the PAT index to its proper position.
3254          */
3255         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3256                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3257
3258         /*
3259          * Map the superpage.
3260          */
3261         if (workaround_erratum383)
3262                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3263         else if (pmap == kernel_pmap)
3264                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3265         else
3266                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3267
3268         pmap_pde_promotions++;
3269         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3270             " in pmap %p", va, pmap);
3271 }
3272
3273 /*
3274  *      Insert the given physical page (p) at
3275  *      the specified virtual address (v) in the
3276  *      target physical map with the protection requested.
3277  *
3278  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3279  *      that the related pte can not be reclaimed.
3280  *
3281  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3282  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3283  *      insert this page into the given map NOW.
3284  */
3285 void
3286 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t access, vm_page_t m,
3287     vm_prot_t prot, boolean_t wired)
3288 {
3289         pd_entry_t *pde;
3290         pt_entry_t *pte;
3291         pt_entry_t newpte, origpte;
3292         pv_entry_t pv;
3293         vm_paddr_t opa, pa;
3294         vm_page_t mpte, om;
3295         boolean_t invlva;
3296
3297         va = trunc_page(va);
3298         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3299         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3300             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3301             va));
3302         KASSERT((m->oflags & (VPO_UNMANAGED | VPO_BUSY)) != 0 ||
3303             VM_OBJECT_LOCKED(m->object),
3304             ("pmap_enter: page %p is not busy", m));
3305
3306         mpte = NULL;
3307
3308         vm_page_lock_queues();
3309         PMAP_LOCK(pmap);
3310         sched_pin();
3311
3312         /*
3313          * In the case that a page table page is not
3314          * resident, we are creating it here.
3315          */
3316         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3317                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, M_WAITOK);
3318         }
3319
3320         pde = pmap_pde(pmap, va);
3321         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3322                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3323         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3324
3325         /*
3326          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3327          */
3328         if (pte == NULL) {
3329                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3330                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3331         }
3332
3333         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3334         om = NULL;
3335         origpte = *pte;
3336         opa = origpte & PG_FRAME;
3337
3338         /*
3339          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3340          */
3341         if (origpte && (opa == pa)) {
3342                 /*
3343                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3344                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3345                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3346                  * the PT page will be also.
3347                  */
3348                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3349                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3350                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3351                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3352
3353                 /*
3354                  * Remove extra pte reference
3355                  */
3356                 if (mpte)
3357                         mpte->wire_count--;
3358
3359                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3360                         om = m;
3361                         pa |= PG_MANAGED;
3362                 }
3363                 goto validate;
3364         } 
3365
3366         pv = NULL;
3367
3368         /*
3369          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3370          * handle validating new mapping.
3371          */
3372         if (opa) {
3373                 if (origpte & PG_W)
3374                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3375                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3376                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3377                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3378                 }
3379                 if (mpte != NULL) {
3380                         mpte->wire_count--;
3381                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3382                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3383                              " va: 0x%x", va));
3384                 }
3385         } else
3386                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3387
3388         /*
3389          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3390          */
3391         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3392                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3393                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3394                 if (pv == NULL)
3395                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3396                 pv->pv_va = va;
3397                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3398                 pa |= PG_MANAGED;
3399         } else if (pv != NULL)
3400                 free_pv_entry(pmap, pv);
3401
3402         /*
3403          * Increment counters
3404          */
3405         if (wired)
3406                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3407
3408 validate:
3409         /*
3410          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3411          */
3412         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3413         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3414                 newpte |= PG_RW;
3415                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3416                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3417         }
3418 #ifdef PAE
3419         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3420                 newpte |= pg_nx;
3421 #endif
3422         if (wired)
3423                 newpte |= PG_W;
3424         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3425                 newpte |= PG_U;
3426         if (pmap == kernel_pmap)
3427                 newpte |= pgeflag;
3428
3429         /*
3430          * if the mapping or permission bits are different, we need
3431          * to update the pte.
3432          */
3433         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3434                 newpte |= PG_A;
3435                 if ((access & VM_PROT_WRITE) != 0)
3436                         newpte |= PG_M;
3437                 if (origpte & PG_V) {
3438                         invlva = FALSE;
3439                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3440                         if (origpte & PG_A) {
3441                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3442                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3443                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3444                                         invlva = TRUE;
3445 #ifdef PAE
3446                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3447                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3448                                         invlva = TRUE;
3449 #endif
3450                         }
3451                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3452                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3453                                         vm_page_dirty(om);
3454                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3455                                         invlva = TRUE;
3456                         }
3457                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3458                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3459                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list))
3460                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3461                         if (invlva)
3462                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3463                 } else
3464                         pte_store(pte, newpte);
3465         }
3466
3467         /*
3468          * If both the page table page and the reservation are fully
3469          * populated, then attempt promotion.
3470          */
3471         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3472             pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3473                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3474
3475         sched_unpin();
3476         vm_page_unlock_queues();
3477         PMAP_UNLOCK(pmap);
3478 }
3479
3480 /*
3481  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3482  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3483  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3484  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3485  */
3486 static boolean_t
3487 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3488 {
3489         pd_entry_t *pde, newpde;
3490
3491         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3492         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3493         pde = pmap_pde(pmap, va);
3494         if (*pde != 0) {
3495                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3496                     " in pmap %p", va, pmap);
3497                 return (FALSE);
3498         }
3499         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3500             PG_PS | PG_V;
3501         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3502                 newpde |= PG_MANAGED;
3503
3504                 /*
3505                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3506                  */
3507                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3508                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3509                             " in pmap %p", va, pmap);
3510                         return (FALSE);
3511                 }
3512         }
3513 #ifdef PAE
3514         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3515                 newpde |= pg_nx;
3516 #endif
3517         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3518                 newpde |= PG_U;
3519
3520         /*
3521          * Increment counters.
3522          */
3523         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3524
3525         /*
3526          * Map the superpage.
3527          */
3528         pde_store(pde, newpde);
3529
3530         pmap_pde_mappings++;
3531         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3532             " in pmap %p", va, pmap);
3533         return (TRUE);
3534 }
3535
3536 /*
3537  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3538  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3539  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3540  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3541  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3542  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3543  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3544  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3545  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3546  * corresponding offset from m_start are mapped.
3547  */
3548 void
3549 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3550     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3551 {
3552         vm_offset_t va;
3553         vm_page_t m, mpte;
3554         vm_pindex_t diff, psize;
3555
3556         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m_start->object, MA_OWNED);
3557         psize = atop(end - start);
3558         mpte = NULL;
3559         m = m_start;
3560         vm_page_lock_queues();
3561         PMAP_LOCK(pmap);
3562         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3563                 va = start + ptoa(diff);
3564                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3565                     (VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PDRMASK) == 0 &&
3566                     pg_ps_enabled && vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0 &&
3567                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3568                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3569                 else
3570                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3571                             mpte);
3572                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3573         }
3574         vm_page_unlock_queues();
3575         PMAP_UNLOCK(pmap);
3576 }
3577
3578 /*
3579  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3580  * 1. Current pmap & pmap exists.
3581  * 2. Not wired.
3582  * 3. Read access.
3583  * 4. No page table pages.
3584  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3585  */
3586
3587 void
3588 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3589 {
3590
3591         vm_page_lock_queues();
3592         PMAP_LOCK(pmap);
3593         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3594         vm_page_unlock_queues();
3595         PMAP_UNLOCK(pmap);
3596 }
3597
3598 static vm_page_t
3599 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3600     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3601 {
3602         pt_entry_t *pte;
3603         vm_paddr_t pa;
3604         vm_page_t free;
3605
3606         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3607             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3608             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3609         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
3610         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3611
3612         /*
3613          * In the case that a page table page is not
3614          * resident, we are creating it here.
3615          */
3616         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3617                 unsigned ptepindex;
3618                 pd_entry_t ptepa;
3619
3620                 /*
3621                  * Calculate pagetable page index
3622                  */
3623                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3624                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3625                         mpte->wire_count++;
3626                 } else {
3627                         /*
3628                          * Get the page directory entry
3629                          */
3630                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3631
3632                         /*
3633                          * If the page table page is mapped, we just increment
3634                          * the hold count, and activate it.
3635                          */
3636                         if (ptepa) {
3637                                 if (ptepa & PG_PS)
3638                                         return (NULL);
3639                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3640                                 mpte->wire_count++;
3641                         } else {
3642                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3643                                     M_NOWAIT);
3644                                 if (mpte == NULL)
3645                                         return (mpte);
3646                         }
3647                 }
3648         } else {
3649                 mpte = NULL;
3650         }
3651
3652         /*
3653          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3654          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3655          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3656          * But that isn't as quick as vtopte.
3657          */
3658         pte = vtopte(va);
3659         if (*pte) {
3660                 if (mpte != NULL) {
3661                         mpte->wire_count--;
3662                         mpte = NULL;
3663                 }
3664                 return (mpte);
3665         }
3666
3667         /*
3668          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3669          */
3670         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3671             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3672                 if (mpte != NULL) {
3673                         free = NULL;
3674                         if (pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &free)) {
3675                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3676                                 pmap_free_zero_pages(free);
3677                         }
3678                         
3679                         mpte = NULL;
3680                 }
3681                 return (mpte);
3682         }
3683
3684         /*
3685          * Increment counters
3686          */
3687         pmap->pm_stats.resident_count++;
3688
3689         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3690 #ifdef PAE
3691         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3692                 pa |= pg_nx;
3693 #endif
3694
3695         /*
3696          * Now validate mapping with RO protection
3697          */
3698         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3699                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3700         else
3701                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3702         return (mpte);
3703 }
3704
3705 /*
3706  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3707  * to be used for panic dumps.
3708  */
3709 void *
3710 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3711 {
3712         vm_offset_t va;
3713
3714         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3715         pmap_kenter(va, pa);
3716         invlpg(va);
3717         return ((void *)crashdumpmap);
3718 }
3719
3720 /*
3721  * This code maps large physical mmap regions into the
3722  * processor address space.  Note that some shortcuts
3723  * are taken, but the code works.
3724  */
3725 void
3726 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3727     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3728 {
3729         pd_entry_t *pde;
3730         vm_paddr_t pa, ptepa;
3731         vm_page_t p;
3732         int pat_mode;
3733
3734         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(object, MA_OWNED);
3735         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3736             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3737         if (pseflag && 
3738             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3739                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3740                         return;
3741                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3742                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3743                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3744                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3745
3746                 /*
3747                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3748                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3749                  */
3750                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3751                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3752                         return;
3753
3754                 /*
3755                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3756                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3757                  * memory attributes.
3758                  */
3759                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3760                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3761                     pa += PAGE_SIZE) {
3762                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3763                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3764                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3765                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3766                                 return;
3767                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3768                 }
3769
3770                 /*
3771                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3772                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3773                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3774                  */
3775                 PMAP_LOCK(pmap);
3776                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3777                     size; pa += NBPDR) {
3778                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3779                         if (*pde == 0) {
3780                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3781                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3782                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3783                                     PAGE_SIZE;
3784                                 pmap_pde_mappings++;
3785                         }
3786                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3787                         addr += NBPDR;
3788                 }
3789                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3790         }
3791 }
3792
3793 /*
3794  *      Routine:        pmap_change_wiring
3795  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
3796  *                      pair.
3797  *      In/out conditions:
3798  *                      The mapping must already exist in the pmap.
3799  */
3800 void
3801 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
3802 {
3803         pd_entry_t *pde;
3804         pt_entry_t *pte;
3805         boolean_t are_queues_locked;
3806
3807         are_queues_locked = FALSE;
3808 retry:
3809         PMAP_LOCK(pmap);
3810         pde = pmap_pde(pmap, va);
3811         if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3812                 if (!wired != ((*pde & PG_W) == 0)) {
3813                         if (!are_queues_locked) {
3814                                 are_queues_locked = TRUE;
3815                                 if (!mtx_trylock(&vm_page_queue_mtx)) {
3816                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3817                                         vm_page_lock_queues();
3818                                         goto retry;
3819                                 }
3820                         }
3821                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, va))
3822                                 panic("pmap_change_wiring: demotion failed");
3823                 } else
3824                         goto out;
3825         }
3826         pte = pmap_pte(pmap, va);
3827
3828         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
3829                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3830         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3831                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3832
3833         /*
3834          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3835          * invalidate TLB.
3836          */
3837         pmap_pte_set_w(pte, wired);
3838         pmap_pte_release(pte);
3839 out:
3840         if (are_queues_locked)
3841                 vm_page_unlock_queues();
3842         PMAP_UNLOCK(pmap);
3843 }
3844
3845
3846
3847 /*
3848  *      Copy the range specified by src_addr/len
3849  *      from the source map to the range dst_addr/len
3850  *      in the destination map.
3851  *
3852  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3853  */
3854
3855 void
3856 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3857     vm_offset_t src_addr)
3858 {
3859         vm_page_t   free;
3860         vm_offset_t addr;
3861         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3862         vm_offset_t pdnxt;
3863
3864         if (dst_addr != src_addr)
3865                 return;
3866
3867         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3868                 return;
3869
3870         vm_page_lock_queues();
3871         if (dst_pmap < src_pmap) {
3872                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3873                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3874         } else {
3875                 PMAP_LOCK(src_pmap);
3876                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
3877         }
3878         sched_pin();
3879         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3880                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3881                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3882                 pd_entry_t srcptepaddr;
3883                 unsigned ptepindex;
3884
3885                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
3886                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
3887
3888                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
3889                 if (pdnxt < addr)
3890                         pdnxt = end_addr;
3891                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3892
3893                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3894                 if (srcptepaddr == 0)
3895                         continue;
3896                         
3897                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3898                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
3899                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
3900                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
3901                             PG_PS_FRAME))) {
3902                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
3903                                     ~PG_W;
3904                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
3905                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
3906                         }
3907                         continue;
3908                 }
3909
3910                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
3911                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
3912                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
3913
3914                 if (pdnxt > end_addr)
3915                         pdnxt = end_addr;
3916
3917                 src_pte = vtopte(addr);
3918                 while (addr < pdnxt) {
3919                         pt_entry_t ptetemp;
3920                         ptetemp = *src_pte;
3921                         /*
3922                          * we only virtual copy managed pages
3923                          */
3924                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3925                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
3926                                     M_NOWAIT);
3927                                 if (dstmpte == NULL)
3928                                         goto out;
3929                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
3930                                 if (*dst_pte == 0 &&
3931                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
3932                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
3933                                         /*
3934                                          * Clear the wired, modified, and
3935                                          * accessed (referenced) bits
3936                                          * during the copy.
3937                                          */
3938                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
3939                                             PG_A);
3940                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
3941                                 } else {
3942                                         free = NULL;
3943                                         if (pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap,
3944                                             dstmpte, &free)) {
3945                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
3946                                                     addr);
3947                                                 pmap_free_zero_pages(free);
3948                                         }
3949                                         goto out;
3950                                 }
3951                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
3952                                         break;
3953                         }
3954                         addr += PAGE_SIZE;
3955                         src_pte++;
3956                 }
3957         }
3958 out:
3959         sched_unpin();
3960         vm_page_unlock_queues();
3961         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
3962         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
3963 }       
3964
3965 static __inline void
3966 pagezero(void *page)
3967 {
3968 #if defined(I686_CPU)
3969         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
3970 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
3971                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
3972                         sse2_pagezero(page);
3973                 else
3974 #endif
3975                         i686_pagezero(page);
3976         } else
3977 #endif
3978                 bzero(page, PAGE_SIZE);
3979 }
3980
3981 /*
3982  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
3983  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
3984  */
3985 void
3986 pmap_zero_page(vm_page_t m)
3987 {
3988         struct sysmaps *sysmaps;
3989
3990         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
3991         mtx_lock(&sysmaps->lock);
3992         if (*sysmaps->CMAP2)
3993                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
3994         sched_pin();
3995         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
3996             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3997         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
3998         pagezero(sysmaps->CADDR2);
3999         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4000         sched_unpin();
4001         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4002 }
4003
4004 /*
4005  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4006  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4007  *
4008  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4009  */
4010 void
4011 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4012 {
4013         struct sysmaps *sysmaps;
4014
4015         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4016         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4017         if (*sysmaps->CMAP2)
4018                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4019         sched_pin();
4020         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4021             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4022         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4023         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4024                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4025         else
4026                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4027         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4028         sched_unpin();
4029         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4030 }
4031
4032 /*
4033  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4034  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4035  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4036  *      outside of Giant.
4037  */
4038 void
4039 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4040 {
4041
4042         if (*CMAP3)
4043                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4044         sched_pin();
4045         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4046             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4047         invlcaddr(CADDR3);
4048         pagezero(CADDR3);
4049         *CMAP3 = 0;
4050         sched_unpin();
4051 }
4052
4053 /*
4054  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4055  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4056  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4057  *      time.
4058  */
4059 void
4060 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4061 {
4062         struct sysmaps *sysmaps;
4063
4064         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4065         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4066         if (*sysmaps->CMAP1)
4067                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4068         if (*sysmaps->CMAP2)
4069                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4070         sched_pin();
4071         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR1);
4072         invlpg((u_int)sysmaps->CADDR2);
4073         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4074             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4075         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4076             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4077         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4078         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4079         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4080         sched_unpin();
4081         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4082 }
4083
4084 /*
4085  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4086  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4087  * be changed upwards or downwards in the future; it
4088  * is only necessary that true be returned for a small
4089  * subset of pmaps for proper page aging.
4090  */
4091 boolean_t
4092 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4093 {
4094         struct md_page *pvh;
4095         pv_entry_t pv;
4096         int loops = 0;
4097         boolean_t rv;
4098
4099         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4100             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4101         rv = FALSE;
4102         vm_page_lock_queues();
4103         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4104                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4105                         rv = TRUE;
4106                         break;
4107                 }
4108                 loops++;
4109                 if (loops >= 16)
4110                         break;
4111         }
4112         if (!rv && loops < 16) {
4113                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4114                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4115                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4116                                 rv = TRUE;
4117                                 break;
4118                         }
4119                         loops++;
4120                         if (loops >= 16)
4121                                 break;
4122                 }
4123         }
4124         vm_page_unlock_queues();
4125         return (rv);
4126 }
4127
4128 /*
4129  *      pmap_page_wired_mappings:
4130  *
4131  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4132  *      that are wired.
4133  */
4134 int
4135 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4136 {
4137         int count;
4138
4139         count = 0;
4140         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4141                 return (count);
4142         vm_page_lock_queues();
4143         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4144         count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), count);
4145         vm_page_unlock_queues();
4146         return (count);
4147 }
4148
4149 /*
4150  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4151  *
4152  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4153  */
4154 static int
4155 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4156 {
4157         pmap_t pmap;
4158         pt_entry_t *pte;
4159         pv_entry_t pv;
4160
4161         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4162         sched_pin();
4163         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4164                 pmap = PV_PMAP(pv);
4165                 PMAP_LOCK(pmap);
4166                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4167                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4168                         count++;
4169                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4170         }
4171         sched_unpin();
4172         return (count);
4173 }
4174
4175 /*
4176  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4177  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4178  */
4179 boolean_t
4180 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4181 {
4182         boolean_t rv;
4183
4184         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4185                 return (FALSE);
4186         vm_page_lock_queues();
4187         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4188             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list);
4189         vm_page_unlock_queues();
4190         return (rv);
4191 }
4192
4193 /*
4194  * Remove all pages from specified address space
4195  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4196  * is special cased for current process only, but
4197  * can have the more generic (and slightly slower)
4198  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4199  * in the case of running down an entire address space.
4200  */
4201 void
4202 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4203 {
4204         pt_entry_t *pte, tpte;
4205         vm_page_t free = NULL;
4206         vm_page_t m, mpte, mt;
4207         pv_entry_t pv;
4208         struct md_page *pvh;
4209         struct pv_chunk *pc, *npc;
4210         int field, idx;
4211         int32_t bit;
4212         uint32_t inuse, bitmask;
4213         int allfree;
4214
4215         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4216                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4217                 return;
4218         }
4219         vm_page_lock_queues();
4220         PMAP_LOCK(pmap);
4221         sched_pin();
4222         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4223                 allfree = 1;
4224                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4225                         inuse = (~(pc->pc_map[field])) & pc_freemask[field];
4226                         while (inuse != 0) {
4227                                 bit = bsfl(inuse);
4228                                 bitmask = 1UL << bit;
4229                                 idx = field * 32 + bit;
4230                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4231                                 inuse &= ~bitmask;
4232
4233                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4234                                 tpte = *pte;
4235                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4236                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4237                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4238                                 }
4239
4240                                 if (tpte == 0) {
4241                                         printf(
4242                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4243                                             pte, pv->pv_va);
4244                                         panic("bad pte");
4245                                 }
4246
4247 /*
4248  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4249  */
4250                                 if (tpte & PG_W) {
4251                                         allfree = 0;
4252                                         continue;
4253                                 }
4254
4255                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4256                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4257                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4258                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4259                                     (uintmax_t)tpte));
4260
4261                                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4262                                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4263                                         (uintmax_t)tpte));
4264
4265                                 pte_clear(pte);
4266
4267                                 /*
4268                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4269                                  */
4270                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4271                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4272                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4273                                                         vm_page_dirty(mt);
4274                                         } else
4275                                                 vm_page_dirty(m);
4276                                 }
4277
4278                                 /* Mark free */
4279                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4280                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4281                                 pv_entry_count--;
4282                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4283                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4284                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4285                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4286                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_list);
4287                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4288                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4289                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4290                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4291                                         }
4292                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4293                                         if (mpte != NULL) {
4294                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4295                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4296                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4297                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4298                                                 mpte->wire_count = 0;
4299                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4300                                                 atomic_subtract_int(&cnt.v_wire_count, 1);
4301                                         }
4302                                 } else {
4303                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4304                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4305                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list)) {
4306                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4307                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4308                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4309                                         }
4310                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4311                                 }
4312                         }
4313                 }
4314                 if (allfree) {
4315                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
4316                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
4317                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
4318                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4319                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
4320                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
4321                         vm_page_unwire(m, 0);
4322                         vm_page_free(m);
4323                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
4324                 }
4325         }
4326         sched_unpin();
4327         pmap_invalidate_all(pmap);
4328         vm_page_unlock_queues();
4329         PMAP_UNLOCK(pmap);
4330         pmap_free_zero_pages(free);
4331 }
4332
4333 /*
4334  *      pmap_is_modified:
4335  *
4336  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4337  *      in any physical maps.
4338  */
4339 boolean_t
4340 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4341 {
4342         boolean_t rv;
4343
4344         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4345             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4346
4347         /*
4348          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be
4349          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4350          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4351          */
4352         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4353         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4354             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4355                 return (FALSE);
4356         vm_page_lock_queues();
4357         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4358             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
4359         vm_page_unlock_queues();
4360         return (rv);
4361 }
4362
4363 /*
4364  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4365  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4366  * mappings are supported.
4367  */
4368 static boolean_t
4369 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4370 {
4371         pv_entry_t pv;
4372         pt_entry_t *pte;
4373         pmap_t pmap;
4374         boolean_t rv;
4375
4376         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4377         rv = FALSE;
4378         sched_pin();
4379         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4380                 pmap = PV_PMAP(pv);
4381                 PMAP_LOCK(pmap);
4382                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4383                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4384                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4385                 if (rv)
4386                         break;
4387         }
4388         sched_unpin();
4389         return (rv);
4390 }
4391
4392 /*
4393  *      pmap_is_prefaultable:
4394  *
4395  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4396  *      for prefault.
4397  */
4398 boolean_t
4399 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4400 {
4401         pd_entry_t *pde;
4402         pt_entry_t *pte;
4403         boolean_t rv;
4404
4405         rv = FALSE;
4406         PMAP_LOCK(pmap);
4407         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4408         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4409                 pte = vtopte(addr);
4410                 rv = *pte == 0;
4411         }
4412         PMAP_UNLOCK(pmap);
4413         return (rv);
4414 }
4415
4416 /*
4417  *      pmap_is_referenced:
4418  *
4419  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4420  *      in any physical maps.
4421  */
4422 boolean_t
4423 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4424 {
4425         boolean_t rv;
4426
4427         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4428             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4429         vm_page_lock_queues();
4430         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4431             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)));
4432         vm_page_unlock_queues();
4433         return (rv);
4434 }
4435
4436 /*
4437  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4438  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4439  */
4440 static boolean_t
4441 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4442 {
4443         pv_entry_t pv;
4444         pt_entry_t *pte;
4445         pmap_t pmap;
4446         boolean_t rv;
4447
4448         mtx_assert(&vm_page_queue_mtx, MA_OWNED);
4449         rv = FALSE;
4450         sched_pin();
4451         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_list) {
4452                 pmap = PV_PMAP(pv);
4453                 PMAP_LOCK(pmap);
4454                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4455                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4456                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4457                 if (rv)
4458                         break;
4459         }
4460         sched_unpin();
4461         return (rv);
4462 }
4463
4464 /*
4465  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4466  */
4467 void
4468 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4469 {
4470         struct md_page *pvh;
4471         pv_entry_t next_pv, pv;
4472         pmap_t pmap;
4473         pd_entry_t *pde;
4474         pt_entry_t oldpte, *pte;
4475         vm_offset_t va;
4476
4477         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4478             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4479
4480         /*
4481          * If the page is not VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be set by
4482          * another thread while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4483          * is clear, no page table entries need updating.
4484          */
4485         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4486         if ((m->oflags & VPO_BUSY) == 0 &&
4487             (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4488                 return;
4489         vm_page_lock_queues();
4490         sched_pin();
4491         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4492         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4493                 va = pv->pv_va;
4494                 pmap = PV_PMAP(pv);
4495                 PMAP_LOCK(pmap);
4496                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4497                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4498                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4499                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4500         }
4501         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4502                 pmap = PV_PMAP(pv);
4503                 PMAP_LOCK(pmap);
4504                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4505                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4506                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4507                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4508 retry:
4509                 oldpte = *pte;
4510                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4511                         /*
4512                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4513                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4514                          * significant 32 bits.
4515                          */
4516                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4517                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4518                                 goto retry;
4519                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4520                                 vm_page_dirty(m);
4521                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4522                 }
4523                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4524         }
4525         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4526         sched_unpin();
4527         vm_page_unlock_queues();
4528 }
4529
4530 /*
4531  *      pmap_ts_referenced:
4532  *
4533  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4534  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4535  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4536  *      reference bits set.
4537  *
4538  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4539  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4540  *      optimal aging of shared pages.
4541  */
4542 int
4543 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4544 {
4545         struct md_page *pvh;
4546         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
4547         pmap_t pmap;
4548         pd_entry_t oldpde, *pde;
4549         pt_entry_t *pte;
4550         vm_offset_t va;
4551         int rtval = 0;
4552
4553         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4554             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4555         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4556         vm_page_lock_queues();
4557         sched_pin();
4558         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, pvn) {
4559                 va = pv->pv_va;
4560                 pmap = PV_PMAP(pv);
4561                 PMAP_LOCK(pmap);
4562                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4563                 oldpde = *pde;
4564                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4565                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4566                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4567                                         /*
4568                                          * Remove the mapping to a single page
4569                                          * so that a subsequent access may
4570                                          * repromote.  Since the underlying
4571                                          * page table page is fully populated,
4572                                          * this removal never frees a page
4573                                          * table page.
4574                                          */
4575                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4576                                             PG_PS_FRAME);
4577                                         pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4578                                         rtval++;
4579                                         if (rtval > 4) {
4580                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4581                                                 goto out;
4582                                         }
4583                                 }
4584                         }
4585                 }
4586                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4587         }
4588         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
4589                 pvf = pv;
4590                 do {
4591                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
4592                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4593                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
4594                         pmap = PV_PMAP(pv);
4595                         PMAP_LOCK(pmap);
4596                         pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4597                         KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_ts_referenced:"
4598                             " found a 4mpage in page %p's pv list", m));
4599                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4600                         if ((*pte & PG_A) != 0) {
4601                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4602                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4603                                 rtval++;
4604                                 if (rtval > 4)
4605                                         pvn = NULL;
4606                         }
4607                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4608                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
4609         }
4610 out:
4611         sched_unpin();
4612         vm_page_unlock_queues();
4613         return (rtval);
4614 }
4615
4616 /*
4617  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4618  */
4619 void
4620 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4621 {
4622         struct md_page *pvh;
4623         pv_entry_t next_pv, pv;
4624         pmap_t pmap;
4625         pd_entry_t oldpde, *pde;
4626         pt_entry_t oldpte, *pte;
4627         vm_offset_t va;
4628
4629         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4630             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4631         VM_OBJECT_LOCK_ASSERT(m->object, MA_OWNED);
4632         KASSERT((m->oflags & VPO_BUSY) == 0,
4633             ("pmap_clear_modify: page %p is busy", m));
4634
4635         /*
4636          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4637          * If the object containing the page is locked and the page is not
4638          * VPO_BUSY, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4639          */
4640         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4641                 return;
4642         vm_page_lock_queues();
4643         sched_pin();
4644         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4645         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4646                 va = pv->pv_va;
4647                 pmap = PV_PMAP(pv);
4648                 PMAP_LOCK(pmap);
4649                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4650                 oldpde = *pde;
4651                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4652                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4653                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4654                                         /*
4655                                          * Write protect the mapping to a
4656                                          * single page so that a subsequent
4657                                          * write access may repromote.
4658                                          */
4659                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4660                                             PG_PS_FRAME);
4661                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4662                                         oldpte = *pte;
4663                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4664                                                 /*
4665                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4666                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4667                                                  * significant 32 bits.
4668                                                  */
4669                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4670                                                     oldpte,
4671                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4672                                                         oldpte = *pte;
4673                                                 vm_page_dirty(m);
4674                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4675                                         }
4676                                 }
4677                         }
4678                 }
4679                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4680         }
4681         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4682                 pmap = PV_PMAP(pv);
4683                 PMAP_LOCK(pmap);
4684                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4685                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4686                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4687                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4688                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4689                         /*
4690                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4691                          * in size, PG_M is among the least significant
4692                          * 32 bits. 
4693                          */
4694                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
4695                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4696                 }
4697                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4698         }
4699         sched_unpin();
4700         vm_page_unlock_queues();
4701 }
4702
4703 /*
4704  *      pmap_clear_reference:
4705  *
4706  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4707  */
4708 void
4709 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4710 {
4711         struct md_page *pvh;
4712         pv_entry_t next_pv, pv;
4713         pmap_t pmap;
4714         pd_entry_t oldpde, *pde;
4715         pt_entry_t *pte;
4716         vm_offset_t va;
4717
4718         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4719             ("pmap_clear_reference: page %p is not managed", m));
4720         vm_page_lock_queues();
4721         sched_pin();
4722         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4723         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_list, next_pv) {
4724                 va = pv->pv_va;
4725                 pmap = PV_PMAP(pv);
4726                 PMAP_LOCK(pmap);
4727                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4728                 oldpde = *pde;
4729                 if ((oldpde & PG_A) != 0) {
4730                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4731                                 /*
4732                                  * Remove the mapping to a single page so
4733                                  * that a subsequent access may repromote.
4734                                  * Since the underlying page table page is
4735                                  * fully populated, this removal never frees
4736                                  * a page table page.
4737                                  */
4738                                 va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4739                                     PG_PS_FRAME);
4740                                 pmap_remove_page(pmap, va, NULL);
4741                         }
4742                 }
4743                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4744         }
4745         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4746                 pmap = PV_PMAP(pv);
4747                 PMAP_LOCK(pmap);
4748                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4749                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_reference: found"
4750                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4751                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4752                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4753                         /*
4754                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4755                          * in size, PG_A is among the least significant
4756                          * 32 bits. 
4757                          */
4758                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4759                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4760                 }
4761                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4762         }
4763         sched_unpin();
4764         vm_page_unlock_queues();
4765 }
4766
4767 /*
4768  * Miscellaneous support routines follow
4769  */
4770
4771 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
4772 static __inline void
4773 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
4774 {
4775         u_int opte, npte;
4776
4777         /*
4778          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4779          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4780          */
4781         do {
4782                 opte = *(u_int *)pte;
4783                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
4784                 npte |= cache_bits;
4785         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
4786 }
4787
4788 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
4789 static __inline void
4790 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
4791 {
4792         u_int opde, npde;
4793
4794         /*
4795          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
4796          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
4797          */
4798         do {
4799                 opde = *(u_int *)pde;
4800                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
4801                 npde |= cache_bits;
4802         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
4803 }
4804
4805 /*
4806  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4807  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4808  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4809  * NOT real memory.
4810  */
4811 void *
4812 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4813 {
4814         vm_offset_t va, offset;
4815         vm_size_t tmpsize;
4816
4817         offset = pa & PAGE_MASK;
4818         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4819         pa = pa & PG_FRAME;
4820
4821         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
4822                 va = KERNBASE + pa;
4823         else
4824                 va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
4825         if (!va)
4826                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4827
4828         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
4829                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
4830         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
4831         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4832         return ((void *)(va + offset));
4833 }
4834
4835 void *
4836 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4837 {
4838
4839         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4840 }
4841
4842 void *
4843 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4844 {
4845
4846         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4847 }
4848
4849 void
4850 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4851 {
4852         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4853
4854         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
4855                 return;
4856         base = trunc_page(va);
4857         offset = va & PAGE_MASK;
4858         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4859         for (tmpva = base; tmpva < (base + size); tmpva += PAGE_SIZE)
4860                 pmap_kremove(tmpva);
4861         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, tmpva);
4862         kmem_free(kernel_map, base, size);
4863 }
4864
4865 /*
4866  * Sets the memory attribute for the specified page.
4867  */
4868 void
4869 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4870 {
4871
4872         m->md.pat_mode = ma;
4873         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4874                 return;
4875
4876         /*
4877          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
4878          * See pmap_invalidate_cache_range().
4879          *
4880          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
4881          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
4882          * flushes the cache.
4883          */    
4884         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
4885                 return;
4886
4887         /*
4888          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
4889          * support self snoop, map the page transient and do
4890          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
4891          * pmap_invalidate_cache_range().
4892          */
4893         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
4894                 pmap_flush_page(m);
4895 }
4896
4897 static void
4898 pmap_flush_page(vm_page_t m)
4899 {
4900         struct sysmaps *sysmaps;
4901         vm_offset_t sva, eva;
4902
4903         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
4904                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4905                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
4906                 if (*sysmaps->CMAP2)
4907                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
4908                 sched_pin();
4909                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
4910                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4911                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4912                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
4913                 eva = sva + PAGE_SIZE;
4914
4915                 /*
4916                  * Use mfence despite the ordering implied by
4917                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
4918                  * to be ordered by any other instruction.
4919                  */
4920                 mfence();
4921                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
4922                         clflush(sva);
4923                 mfence();
4924                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
4925                 sched_unpin();
4926                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4927         } else
4928                 pmap_invalidate_cache();
4929 }
4930
4931 /*
4932  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
4933  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
4934  * completely contained within either the kernel map.
4935  *
4936  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
4937  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
4938  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
4939  * there was insufficient memory available to complete the change.
4940  */
4941 int
4942 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
4943 {
4944         vm_offset_t base, offset, tmpva;
4945         pd_entry_t *pde;
4946         pt_entry_t *pte;
4947         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
4948         boolean_t changed;
4949
4950         base = trunc_page(va);
4951         offset = va & PAGE_MASK;
4952         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4953
4954         /*
4955          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
4956          */
4957         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
4958                 return (EINVAL);
4959
4960         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
4961         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
4962         changed = FALSE;
4963
4964         /*
4965          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
4966          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
4967          */
4968         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
4969         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
4970                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
4971                 if (*pde == 0) {
4972                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
4973                         return (EINVAL);
4974                 }
4975                 if (*pde & PG_PS) {
4976                         /*
4977                          * If the current 2/4MB page already has
4978                          * the required memory type, then we need not
4979                          * demote this page.  Just increment tmpva to
4980                          * the next 2/4MB page frame.
4981                          */
4982                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
4983                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
4984                                 continue;
4985                         }
4986
4987                         /*
4988                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
4989                          * page frame and there is at least 2/4MB left
4990                          * within the range, then we need not break
4991                          * down this page into 4KB pages.
4992                          */
4993                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
4994                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
4995                                 tmpva += NBPDR;
4996                                 continue;
4997                         }
4998                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
4999                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5000                                 return (ENOMEM);
5001                         }
5002                 }
5003                 pte = vtopte(tmpva);
5004                 if (*pte == 0) {
5005                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5006                         return (EINVAL);
5007                 }
5008                 tmpva += PAGE_SIZE;
5009         }
5010         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5011
5012         /*
5013          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5014          * cache mode if required.
5015          */
5016         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5017                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5018                 if (*pde & PG_PS) {
5019                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5020                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5021                                 changed = TRUE;
5022                         }
5023                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5024                 } else {
5025                         pte = vtopte(tmpva);
5026                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5027                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5028                                 changed = TRUE;
5029                         }
5030                         tmpva += PAGE_SIZE;
5031                 }
5032         }
5033
5034         /*
5035          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5036          * shouldn't be, etc.
5037          */
5038         if (changed) {
5039                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5040                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva);
5041         }
5042         return (0);
5043 }
5044
5045 /*
5046  * perform the pmap work for mincore
5047  */
5048 int
5049 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5050 {
5051         pd_entry_t *pdep;
5052         pt_entry_t *ptep, pte;
5053         vm_paddr_t pa;
5054         int val;
5055
5056         PMAP_LOCK(pmap);
5057 retry:
5058         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5059         if (*pdep != 0) {
5060                 if (*pdep & PG_PS) {
5061                         pte = *pdep;
5062                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5063                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5064                             PG_FRAME;
5065                         val = MINCORE_SUPER;
5066                 } else {
5067                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5068                         pte = *ptep;
5069                         pmap_pte_release(ptep);
5070                         pa = pte & PG_FRAME;
5071                         val = 0;
5072                 }
5073         } else {
5074                 pte = 0;
5075                 pa = 0;
5076                 val = 0;
5077         }
5078         if ((pte & PG_V) != 0) {
5079                 val |= MINCORE_INCORE;
5080                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5081                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5082                 if ((pte & PG_A) != 0)
5083                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5084         }
5085         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5086             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5087             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5088                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5089                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5090                         goto retry;
5091         } else
5092                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5093         PMAP_UNLOCK(pmap);
5094         return (val);
5095 }
5096
5097 void
5098 pmap_activate(struct thread *td)
5099 {
5100         pmap_t  pmap, oldpmap;
5101         u_int   cpuid;
5102         u_int32_t  cr3;
5103
5104         critical_enter();
5105         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5106         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5107         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5108 #if defined(SMP)
5109         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5110         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5111 #else
5112         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5113         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5114 #endif
5115 #ifdef PAE
5116         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5117 #else
5118         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5119 #endif
5120         /*
5121          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5122          */
5123         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5124         load_cr3(cr3);
5125         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5126         critical_exit();
5127 }
5128
5129 void
5130 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5131 {
5132 }
5133
5134 /*
5135  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5136  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5137  */
5138 void
5139 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5140     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5141 {
5142         vm_offset_t superpage_offset;
5143
5144         if (size < NBPDR)
5145                 return;
5146         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5147                 offset += ptoa(object->pg_color);
5148         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5149         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5150             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5151                 return;
5152         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5153                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5154         else
5155                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5156 }
5157
5158
5159 #if defined(PMAP_DEBUG)
5160 pmap_pid_dump(int pid)
5161 {
5162         pmap_t pmap;
5163         struct proc *p;
5164         int npte = 0;
5165         int index;
5166
5167         sx_slock(&allproc_lock);
5168         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5169                 if (p->p_pid != pid)
5170                         continue;
5171
5172                 if (p->p_vmspace) {
5173                         int i,j;
5174                         index = 0;
5175                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5176                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5177                                 pd_entry_t *pde;
5178                                 pt_entry_t *pte;
5179                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5180                                 
5181                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5182                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5183                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5184                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5185                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5186                                                         if (index) {
5187                                                                 index = 0;
5188                                                                 printf("\n");
5189                                                         }
5190                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5191                                                         return (npte);
5192                                                 }
5193                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5194                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5195                                                         pt_entry_t pa;
5196                                                         vm_page_t m;
5197                                                         pa = *pte;
5198                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5199                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5200                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5201                                                         npte++;
5202                                                         index++;
5203                                                         if (index >= 2) {
5204                                                                 index = 0;
5205                                                                 printf("\n");
5206                                                         } else {
5207                                                                 printf(" ");
5208                                                         }
5209                                                 }
5210                                         }
5211                                 }
5212                         }
5213                 }
5214         }
5215         sx_sunlock(&allproc_lock);
5216         return (npte);
5217 }
5218 #endif
5219
5220 #if defined(DEBUG)
5221
5222 static void     pads(pmap_t pm);
5223 void            pmap_pvdump(vm_offset_t pa);
5224
5225 /* print address space of pmap*/
5226 static void
5227 pads(pmap_t pm)
5228 {
5229         int i, j;
5230         vm_paddr_t va;
5231         pt_entry_t *ptep;
5232
5233         if (pm == kernel_pmap)
5234                 return;
5235         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5236                 if (pm->pm_pdir[i])
5237                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5238                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5239                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5240                                         continue;
5241                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5242                                         continue;
5243                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5244                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5245                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5246                         };
5247
5248 }
5249
5250 void
5251 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5252 {
5253         pv_entry_t pv;
5254         pmap_t pmap;
5255         vm_page_t m;
5256
5257         printf("pa %x", pa);
5258         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5259         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
5260                 pmap = PV_PMAP(pv);
5261                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5262                 pads(pmap);
5263         }
5264         printf(" ");
5265 }
5266 #endif