Remove lazy pmap switch code from i386. Naive benchmark with md(4)
[freebsd.git] / sys / i386 / i386 / pmap.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 2005-2010 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  */
45 /*-
46  * Copyright (c) 2003 Networks Associates Technology, Inc.
47  * All rights reserved.
48  *
49  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jake Burkholder,
50  * Safeport Network Services, and Network Associates Laboratories, the
51  * Security Research Division of Network Associates, Inc. under
52  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the DARPA
53  * CHATS research program.
54  *
55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
56  * modification, are permitted provided that the following conditions
57  * are met:
58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
63  *
64  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
65  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
66  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
67  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
68  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
69  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
70  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
71  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
72  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
73  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
74  * SUCH DAMAGE.
75  */
76
77 #include <sys/cdefs.h>
78 __FBSDID("$FreeBSD$");
79
80 /*
81  *      Manages physical address maps.
82  *
83  *      Since the information managed by this module is
84  *      also stored by the logical address mapping module,
85  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
86  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
87  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
88  *      requested.
89  *
90  *      In order to cope with hardware architectures which
91  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
92  *      this module may delay invalidate or reduced protection
93  *      operations until such time as they are actually
94  *      necessary.  This module is given full information as
95  *      to which processors are currently using which maps,
96  *      and to when physical maps must be made correct.
97  */
98
99 #include "opt_apic.h"
100 #include "opt_cpu.h"
101 #include "opt_pmap.h"
102 #include "opt_smp.h"
103 #include "opt_xbox.h"
104
105 #include <sys/param.h>
106 #include <sys/systm.h>
107 #include <sys/kernel.h>
108 #include <sys/ktr.h>
109 #include <sys/lock.h>
110 #include <sys/malloc.h>
111 #include <sys/mman.h>
112 #include <sys/msgbuf.h>
113 #include <sys/mutex.h>
114 #include <sys/proc.h>
115 #include <sys/rwlock.h>
116 #include <sys/sf_buf.h>
117 #include <sys/sx.h>
118 #include <sys/vmmeter.h>
119 #include <sys/sched.h>
120 #include <sys/sysctl.h>
121 #ifdef SMP
122 #include <sys/smp.h>
123 #else
124 #include <sys/cpuset.h>
125 #endif
126
127 #include <vm/vm.h>
128 #include <vm/vm_param.h>
129 #include <vm/vm_kern.h>
130 #include <vm/vm_page.h>
131 #include <vm/vm_map.h>
132 #include <vm/vm_object.h>
133 #include <vm/vm_extern.h>
134 #include <vm/vm_pageout.h>
135 #include <vm/vm_pager.h>
136 #include <vm/vm_phys.h>
137 #include <vm/vm_radix.h>
138 #include <vm/vm_reserv.h>
139 #include <vm/uma.h>
140
141 #ifdef DEV_APIC
142 #include <sys/bus.h>
143 #include <machine/intr_machdep.h>
144 #include <x86/apicvar.h>
145 #endif
146 #include <machine/cpu.h>
147 #include <machine/cputypes.h>
148 #include <machine/md_var.h>
149 #include <machine/pcb.h>
150 #include <machine/specialreg.h>
151 #ifdef SMP
152 #include <machine/smp.h>
153 #endif
154
155 #ifdef XBOX
156 #include <machine/xbox.h>
157 #endif
158
159 #if !defined(CPU_DISABLE_SSE) && defined(I686_CPU)
160 #define CPU_ENABLE_SSE
161 #endif
162
163 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
164 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
165 #endif
166
167 #if !defined(DIAGNOSTIC)
168 #ifdef __GNUC_GNU_INLINE__
169 #define PMAP_INLINE     __attribute__((__gnu_inline__)) inline
170 #else
171 #define PMAP_INLINE     extern inline
172 #endif
173 #else
174 #define PMAP_INLINE
175 #endif
176
177 #ifdef PV_STATS
178 #define PV_STAT(x)      do { x ; } while (0)
179 #else
180 #define PV_STAT(x)      do { } while (0)
181 #endif
182
183 #define pa_index(pa)    ((pa) >> PDRSHIFT)
184 #define pa_to_pvh(pa)   (&pv_table[pa_index(pa)])
185
186 /*
187  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
188  */
189 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
190 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
191
192 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
193 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
194 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
195 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
196 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
197
198 #define pmap_pte_set_w(pte, v)  ((v) ? atomic_set_int((u_int *)(pte), PG_W) : \
199     atomic_clear_int((u_int *)(pte), PG_W))
200 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
201
202 struct pmap kernel_pmap_store;
203 LIST_HEAD(pmaplist, pmap);
204 static struct pmaplist allpmaps;
205 static struct mtx allpmaps_lock;
206
207 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
208 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
209 int pgeflag = 0;                /* PG_G or-in */
210 int pseflag = 0;                /* PG_PS or-in */
211
212 static int nkpt = NKPT;
213 vm_offset_t kernel_vm_end = KERNBASE + NKPT * NBPDR;
214 extern u_int32_t KERNend;
215 extern u_int32_t KPTphys;
216
217 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
218 pt_entry_t pg_nx;
219 static uma_zone_t pdptzone;
220 #endif
221
222 static SYSCTL_NODE(_vm, OID_AUTO, pmap, CTLFLAG_RD, 0, "VM/pmap parameters");
223
224 static int pat_works = 1;
225 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pat_works, CTLFLAG_RD, &pat_works, 1,
226     "Is page attribute table fully functional?");
227
228 static int pg_ps_enabled = 1;
229 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pg_ps_enabled, CTLFLAG_RDTUN | CTLFLAG_NOFETCH,
230     &pg_ps_enabled, 0, "Are large page mappings enabled?");
231
232 #define PAT_INDEX_SIZE  8
233 static int pat_index[PAT_INDEX_SIZE];   /* cache mode to PAT index conversion */
234
235 static struct rwlock_padalign pvh_global_lock;
236
237 /*
238  * Data for the pv entry allocation mechanism
239  */
240 static TAILQ_HEAD(pch, pv_chunk) pv_chunks = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pv_chunks);
241 static int pv_entry_count = 0, pv_entry_max = 0, pv_entry_high_water = 0;
242 static struct md_page *pv_table;
243 static int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
244
245 struct pv_chunk *pv_chunkbase;          /* KVA block for pv_chunks */
246 int pv_maxchunks;                       /* How many chunks we have KVA for */
247 vm_offset_t pv_vafree;                  /* freelist stored in the PTE */
248
249 /*
250  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
251  */
252 struct sysmaps {
253         struct  mtx lock;
254         pt_entry_t *CMAP1;
255         pt_entry_t *CMAP2;
256         caddr_t CADDR1;
257         caddr_t CADDR2;
258 };
259 static struct sysmaps sysmaps_pcpu[MAXCPU];
260 pt_entry_t *CMAP3;
261 static pd_entry_t *KPTD;
262 caddr_t ptvmmap = 0;
263 caddr_t CADDR3;
264 struct msgbuf *msgbufp = 0;
265
266 /*
267  * Crashdump maps.
268  */
269 static caddr_t crashdumpmap;
270
271 static pt_entry_t *PMAP1 = 0, *PMAP2;
272 static pt_entry_t *PADDR1 = 0, *PADDR2;
273 #ifdef SMP
274 static int PMAP1cpu;
275 static int PMAP1changedcpu;
276 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changedcpu, CTLFLAG_RD, 
277            &PMAP1changedcpu, 0,
278            "Number of times pmap_pte_quick changed CPU with same PMAP1");
279 #endif
280 static int PMAP1changed;
281 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1changed, CTLFLAG_RD, 
282            &PMAP1changed, 0,
283            "Number of times pmap_pte_quick changed PMAP1");
284 static int PMAP1unchanged;
285 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, PMAP1unchanged, CTLFLAG_RD, 
286            &PMAP1unchanged, 0,
287            "Number of times pmap_pte_quick didn't change PMAP1");
288 static struct mtx PMAP2mutex;
289
290 static void     free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc);
291 static void     free_pv_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv);
292 static pv_entry_t get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try);
293 static void     pmap_pv_demote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
294 static boolean_t pmap_pv_insert_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
295 static void     pmap_pv_promote_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_paddr_t pa);
296 static void     pmap_pvh_free(struct md_page *pvh, pmap_t pmap, vm_offset_t va);
297 static pv_entry_t pmap_pvh_remove(struct md_page *pvh, pmap_t pmap,
298                     vm_offset_t va);
299 static int      pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count);
300
301 static boolean_t pmap_demote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
302 static boolean_t pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
303     vm_prot_t prot);
304 static vm_page_t pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
305     vm_page_t m, vm_prot_t prot, vm_page_t mpte);
306 static void pmap_flush_page(vm_page_t m);
307 static int pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
308 static void pmap_fill_ptp(pt_entry_t *firstpte, pt_entry_t newpte);
309 static boolean_t pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh);
310 static boolean_t pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh);
311 static void pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode);
312 static void pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
313 static vm_page_t pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
314 static void pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits);
315 static void pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va);
316 static boolean_t pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva,
317     vm_prot_t prot);
318 static void pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits);
319 static void pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
320     struct spglist *free);
321 static int pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t sva,
322     struct spglist *free);
323 static void pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte);
324 static void pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va,
325     struct spglist *free);
326 static void pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
327                                         vm_offset_t va);
328 static void pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m);
329 static boolean_t pmap_try_insert_pv_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
330     vm_page_t m);
331 static void pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde,
332     pd_entry_t newpde);
333 static void pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde);
334
335 static vm_page_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags);
336
337 static vm_page_t _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags);
338 static void _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free);
339 static pt_entry_t *pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
340 static void pmap_pte_release(pt_entry_t *pte);
341 static int pmap_unuse_pt(pmap_t, vm_offset_t, struct spglist *);
342 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
343 static void *pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags,
344     int wait);
345 #endif
346 static void pmap_set_pg(void);
347
348 static __inline void pagezero(void *page);
349
350 CTASSERT(1 << PDESHIFT == sizeof(pd_entry_t));
351 CTASSERT(1 << PTESHIFT == sizeof(pt_entry_t));
352
353 /*
354  * If you get an error here, then you set KVA_PAGES wrong! See the
355  * description of KVA_PAGES in sys/i386/include/pmap.h. It must be
356  * multiple of 4 for a normal kernel, or a multiple of 8 for a PAE.
357  */
358 CTASSERT(KERNBASE % (1 << 24) == 0);
359
360 /*
361  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
362  *
363  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
364  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
365  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
366  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
367  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
368  *      (physical) address starting relative to 0]
369  */
370 void
371 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr)
372 {
373         vm_offset_t va;
374         pt_entry_t *pte, *unused;
375         struct sysmaps *sysmaps;
376         int i;
377
378         /*
379          * Add a physical memory segment (vm_phys_seg) corresponding to the
380          * preallocated kernel page table pages so that vm_page structures
381          * representing these pages will be created.  The vm_page structures
382          * are required for promotion of the corresponding kernel virtual
383          * addresses to superpage mappings.
384          */
385         vm_phys_add_seg(KPTphys, KPTphys + ptoa(nkpt));
386
387         /*
388          * Initialize the first available kernel virtual address.  However,
389          * using "firstaddr" may waste a few pages of the kernel virtual
390          * address space, because locore may not have mapped every physical
391          * page that it allocated.  Preferably, locore would provide a first
392          * unused virtual address in addition to "firstaddr".
393          */
394         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
395
396         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
397
398         /*
399          * Initialize the kernel pmap (which is statically allocated).
400          */
401         PMAP_LOCK_INIT(kernel_pmap);
402         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
403 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
404         kernel_pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePDPT);
405 #endif
406         CPU_FILL(&kernel_pmap->pm_active);      /* don't allow deactivation */
407         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvchunk);
408
409         /*
410          * Initialize the global pv list lock.
411          */
412         rw_init(&pvh_global_lock, "pmap pv global");
413
414         LIST_INIT(&allpmaps);
415
416         /*
417          * Request a spin mutex so that changes to allpmaps cannot be
418          * preempted by smp_rendezvous_cpus().  Otherwise,
419          * pmap_update_pde_kernel() could access allpmaps while it is
420          * being changed.
421          */
422         mtx_init(&allpmaps_lock, "allpmaps", NULL, MTX_SPIN);
423         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
424         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, kernel_pmap, pm_list);
425         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
426
427         /*
428          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
429          * mapping of pages.
430          */
431 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
432         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
433
434         va = virtual_avail;
435         pte = vtopte(va);
436
437         /*
438          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
439          * CMAP3 is used for the idle process page zeroing.
440          */
441         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
442                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[i];
443                 mtx_init(&sysmaps->lock, "SYSMAPS", NULL, MTX_DEF);
444                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP1, sysmaps->CADDR1, 1)
445                 SYSMAP(caddr_t, sysmaps->CMAP2, sysmaps->CADDR2, 1)
446         }
447         SYSMAP(caddr_t, CMAP3, CADDR3, 1)
448
449         /*
450          * Crashdump maps.
451          */
452         SYSMAP(caddr_t, unused, crashdumpmap, MAXDUMPPGS)
453
454         /*
455          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via /dev/mem.
456          */
457         SYSMAP(caddr_t, unused, ptvmmap, 1)
458
459         /*
460          * msgbufp is used to map the system message buffer.
461          */
462         SYSMAP(struct msgbuf *, unused, msgbufp, atop(round_page(msgbufsize)))
463
464         /*
465          * KPTmap is used by pmap_kextract().
466          *
467          * KPTmap is first initialized by locore.  However, that initial
468          * KPTmap can only support NKPT page table pages.  Here, a larger
469          * KPTmap is created that can support KVA_PAGES page table pages.
470          */
471         SYSMAP(pt_entry_t *, KPTD, KPTmap, KVA_PAGES)
472
473         for (i = 0; i < NKPT; i++)
474                 KPTD[i] = (KPTphys + (i << PAGE_SHIFT)) | pgeflag | PG_RW | PG_V;
475
476         /*
477          * Adjust the start of the KPTD and KPTmap so that the implementation
478          * of pmap_kextract() and pmap_growkernel() can be made simpler.
479          */
480         KPTD -= KPTDI;
481         KPTmap -= i386_btop(KPTDI << PDRSHIFT);
482
483         /*
484          * PADDR1 and PADDR2 are used by pmap_pte_quick() and pmap_pte(),
485          * respectively.
486          */
487         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP1, PADDR1, 1)
488         SYSMAP(pt_entry_t *, PMAP2, PADDR2, 1)
489
490         mtx_init(&PMAP2mutex, "PMAP2", NULL, MTX_DEF);
491
492         virtual_avail = va;
493
494         /*
495          * Leave in place an identity mapping (virt == phys) for the low 1 MB
496          * physical memory region that is used by the ACPI wakeup code.  This
497          * mapping must not have PG_G set. 
498          */
499 #ifdef XBOX
500         /* FIXME: This is gross, but needed for the XBOX. Since we are in such
501          * an early stadium, we cannot yet neatly map video memory ... :-(
502          * Better fixes are very welcome! */
503         if (!arch_i386_is_xbox)
504 #endif
505         for (i = 1; i < NKPT; i++)
506                 PTD[i] = 0;
507
508         /* Initialize the PAT MSR if present. */
509         pmap_init_pat();
510
511         /* Turn on PG_G on kernel page(s) */
512         pmap_set_pg();
513 }
514
515 /*
516  * Setup the PAT MSR.
517  */
518 void
519 pmap_init_pat(void)
520 {
521         int pat_table[PAT_INDEX_SIZE];
522         uint64_t pat_msr;
523         u_long cr0, cr4;
524         int i;
525
526         /* Set default PAT index table. */
527         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
528                 pat_table[i] = -1;
529         pat_table[PAT_WRITE_BACK] = 0;
530         pat_table[PAT_WRITE_THROUGH] = 1;
531         pat_table[PAT_UNCACHEABLE] = 3;
532         pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 3;
533         pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 3;
534         pat_table[PAT_UNCACHED] = 3;
535
536         /* Bail if this CPU doesn't implement PAT. */
537         if ((cpu_feature & CPUID_PAT) == 0) {
538                 for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
539                         pat_index[i] = pat_table[i];
540                 pat_works = 0;
541                 return;
542         }
543
544         /*
545          * Due to some Intel errata, we can only safely use the lower 4
546          * PAT entries.
547          *
548          *   Intel Pentium III Processor Specification Update
549          * Errata E.27 (Upper Four PAT Entries Not Usable With Mode B
550          * or Mode C Paging)
551          *
552          *   Intel Pentium IV  Processor Specification Update
553          * Errata N46 (PAT Index MSB May Be Calculated Incorrectly)
554          */
555         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL &&
556             !(CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 6 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) >= 0xe))
557                 pat_works = 0;
558
559         /* Initialize default PAT entries. */
560         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |
561             PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |
562             PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |
563             PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |
564             PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |
565             PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |
566             PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |
567             PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);
568
569         if (pat_works) {
570                 /*
571                  * Leave the indices 0-3 at the default of WB, WT, UC-, and UC.
572                  * Program 5 and 6 as WP and WC.
573                  * Leave 4 and 7 as WB and UC.
574                  */
575                 pat_msr &= ~(PAT_MASK(5) | PAT_MASK(6));
576                 pat_msr |= PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_PROTECTED) |
577                     PAT_VALUE(6, PAT_WRITE_COMBINING);
578                 pat_table[PAT_UNCACHED] = 2;
579                 pat_table[PAT_WRITE_PROTECTED] = 5;
580                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 6;
581         } else {
582                 /*
583                  * Just replace PAT Index 2 with WC instead of UC-.
584                  */
585                 pat_msr &= ~PAT_MASK(2);
586                 pat_msr |= PAT_VALUE(2, PAT_WRITE_COMBINING);
587                 pat_table[PAT_WRITE_COMBINING] = 2;
588         }
589
590         /* Disable PGE. */
591         cr4 = rcr4();
592         load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
593
594         /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
595         cr0 = rcr0();
596         load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
597
598         /* Flushes caches and TLBs. */
599         wbinvd();
600         invltlb();
601
602         /* Update PAT and index table. */
603         wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
604         for (i = 0; i < PAT_INDEX_SIZE; i++)
605                 pat_index[i] = pat_table[i];
606
607         /* Flush caches and TLBs again. */
608         wbinvd();
609         invltlb();
610
611         /* Restore caches and PGE. */
612         load_cr0(cr0);
613         load_cr4(cr4);
614 }
615
616 /*
617  * Set PG_G on kernel pages.  Only the BSP calls this when SMP is turned on.
618  */
619 static void
620 pmap_set_pg(void)
621 {
622         pt_entry_t *pte;
623         vm_offset_t va, endva;
624
625         if (pgeflag == 0)
626                 return;
627
628         endva = KERNBASE + KERNend;
629
630         if (pseflag) {
631                 va = KERNBASE + KERNLOAD;
632                 while (va  < endva) {
633                         pdir_pde(PTD, va) |= pgeflag;
634                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
635                         va += NBPDR;
636                 }
637         } else {
638                 va = (vm_offset_t)btext;
639                 while (va < endva) {
640                         pte = vtopte(va);
641                         if (*pte)
642                                 *pte |= pgeflag;
643                         invltlb();      /* Play it safe, invltlb() every time */
644                         va += PAGE_SIZE;
645                 }
646         }
647 }
648
649 /*
650  * Initialize a vm_page's machine-dependent fields.
651  */
652 void
653 pmap_page_init(vm_page_t m)
654 {
655
656         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
657         m->md.pat_mode = PAT_WRITE_BACK;
658 }
659
660 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
661 static void *
662 pmap_pdpt_allocf(uma_zone_t zone, vm_size_t bytes, uint8_t *flags, int wait)
663 {
664
665         /* Inform UMA that this allocator uses kernel_map/object. */
666         *flags = UMA_SLAB_KERNEL;
667         return ((void *)kmem_alloc_contig(kernel_arena, bytes, wait, 0x0ULL,
668             0xffffffffULL, 1, 0, VM_MEMATTR_DEFAULT));
669 }
670 #endif
671
672 /*
673  * Abuse the pte nodes for unmapped kva to thread a kva freelist through.
674  * Requirements:
675  *  - Must deal with pages in order to ensure that none of the PG_* bits
676  *    are ever set, PG_V in particular.
677  *  - Assumes we can write to ptes without pte_store() atomic ops, even
678  *    on PAE systems.  This should be ok.
679  *  - Assumes nothing will ever test these addresses for 0 to indicate
680  *    no mapping instead of correctly checking PG_V.
681  *  - Assumes a vm_offset_t will fit in a pte (true for i386).
682  * Because PG_V is never set, there can be no mappings to invalidate.
683  */
684 static vm_offset_t
685 pmap_ptelist_alloc(vm_offset_t *head)
686 {
687         pt_entry_t *pte;
688         vm_offset_t va;
689
690         va = *head;
691         if (va == 0)
692                 panic("pmap_ptelist_alloc: exhausted ptelist KVA");
693         pte = vtopte(va);
694         *head = *pte;
695         if (*head & PG_V)
696                 panic("pmap_ptelist_alloc: va with PG_V set!");
697         *pte = 0;
698         return (va);
699 }
700
701 static void
702 pmap_ptelist_free(vm_offset_t *head, vm_offset_t va)
703 {
704         pt_entry_t *pte;
705
706         if (va & PG_V)
707                 panic("pmap_ptelist_free: freeing va with PG_V set!");
708         pte = vtopte(va);
709         *pte = *head;           /* virtual! PG_V is 0 though */
710         *head = va;
711 }
712
713 static void
714 pmap_ptelist_init(vm_offset_t *head, void *base, int npages)
715 {
716         int i;
717         vm_offset_t va;
718
719         *head = 0;
720         for (i = npages - 1; i >= 0; i--) {
721                 va = (vm_offset_t)base + i * PAGE_SIZE;
722                 pmap_ptelist_free(head, va);
723         }
724 }
725
726
727 /*
728  *      Initialize the pmap module.
729  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
730  *      system needs to map virtual memory.
731  */
732 void
733 pmap_init(void)
734 {
735         vm_page_t mpte;
736         vm_size_t s;
737         int i, pv_npg;
738
739         /*
740          * Initialize the vm page array entries for the kernel pmap's
741          * page table pages.
742          */ 
743         for (i = 0; i < NKPT; i++) {
744                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(KPTphys + (i << PAGE_SHIFT));
745                 KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
746                     mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
747                     ("pmap_init: page table page is out of range"));
748                 mpte->pindex = i + KPTDI;
749                 mpte->phys_addr = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
750         }
751
752         /*
753          * Initialize the address space (zone) for the pv entries.  Set a
754          * high water mark so that the system can recover from excessive
755          * numbers of pv entries.
756          */
757         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
758         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_cnt.v_page_count;
759         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
760         pv_entry_max = roundup(pv_entry_max, _NPCPV);
761         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
762
763         /*
764          * If the kernel is running on a virtual machine, then it must assume
765          * that MCA is enabled by the hypervisor.  Moreover, the kernel must
766          * be prepared for the hypervisor changing the vendor and family that
767          * are reported by CPUID.  Consequently, the workaround for AMD Family
768          * 10h Erratum 383 is enabled if the processor's feature set does not
769          * include at least one feature that is only supported by older Intel
770          * or newer AMD processors.
771          */
772         if (vm_guest == VM_GUEST_VM && (cpu_feature & CPUID_SS) == 0 &&
773             (cpu_feature2 & (CPUID2_SSSE3 | CPUID2_SSE41 | CPUID2_AESNI |
774             CPUID2_AVX | CPUID2_XSAVE)) == 0 && (amd_feature2 & (AMDID2_XOP |
775             AMDID2_FMA4)) == 0)
776                 workaround_erratum383 = 1;
777
778         /*
779          * Are large page mappings supported and enabled?
780          */
781         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pg_ps_enabled", &pg_ps_enabled);
782         if (pseflag == 0)
783                 pg_ps_enabled = 0;
784         else if (pg_ps_enabled) {
785                 KASSERT(MAXPAGESIZES > 1 && pagesizes[1] == 0,
786                     ("pmap_init: can't assign to pagesizes[1]"));
787                 pagesizes[1] = NBPDR;
788         }
789
790         /*
791          * Calculate the size of the pv head table for superpages.
792          * Handle the possibility that "vm_phys_segs[...].end" is zero.
793          */
794         pv_npg = trunc_4mpage(vm_phys_segs[vm_phys_nsegs - 1].end -
795             PAGE_SIZE) / NBPDR + 1;
796
797         /*
798          * Allocate memory for the pv head table for superpages.
799          */
800         s = (vm_size_t)(pv_npg * sizeof(struct md_page));
801         s = round_page(s);
802         pv_table = (struct md_page *)kmem_malloc(kernel_arena, s,
803             M_WAITOK | M_ZERO);
804         for (i = 0; i < pv_npg; i++)
805                 TAILQ_INIT(&pv_table[i].pv_list);
806
807         pv_maxchunks = MAX(pv_entry_max / _NPCPV, maxproc);
808         pv_chunkbase = (struct pv_chunk *)kva_alloc(PAGE_SIZE * pv_maxchunks);
809         if (pv_chunkbase == NULL)
810                 panic("pmap_init: not enough kvm for pv chunks");
811         pmap_ptelist_init(&pv_vafree, pv_chunkbase, pv_maxchunks);
812 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
813         pdptzone = uma_zcreate("PDPT", NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t), NULL,
814             NULL, NULL, NULL, (NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1,
815             UMA_ZONE_VM | UMA_ZONE_NOFREE);
816         uma_zone_set_allocf(pdptzone, pmap_pdpt_allocf);
817 #endif
818 }
819
820
821 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_max, CTLFLAG_RD, &pv_entry_max, 0,
822         "Max number of PV entries");
823 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, shpgperproc, CTLFLAG_RD, &shpgperproc, 0,
824         "Page share factor per proc");
825
826 static SYSCTL_NODE(_vm_pmap, OID_AUTO, pde, CTLFLAG_RD, 0,
827     "2/4MB page mapping counters");
828
829 static u_long pmap_pde_demotions;
830 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, demotions, CTLFLAG_RD,
831     &pmap_pde_demotions, 0, "2/4MB page demotions");
832
833 static u_long pmap_pde_mappings;
834 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, mappings, CTLFLAG_RD,
835     &pmap_pde_mappings, 0, "2/4MB page mappings");
836
837 static u_long pmap_pde_p_failures;
838 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, p_failures, CTLFLAG_RD,
839     &pmap_pde_p_failures, 0, "2/4MB page promotion failures");
840
841 static u_long pmap_pde_promotions;
842 SYSCTL_ULONG(_vm_pmap_pde, OID_AUTO, promotions, CTLFLAG_RD,
843     &pmap_pde_promotions, 0, "2/4MB page promotions");
844
845 /***************************************************
846  * Low level helper routines.....
847  ***************************************************/
848
849 /*
850  * Determine the appropriate bits to set in a PTE or PDE for a specified
851  * caching mode.
852  */
853 int
854 pmap_cache_bits(int mode, boolean_t is_pde)
855 {
856         int cache_bits, pat_flag, pat_idx;
857
858         if (mode < 0 || mode >= PAT_INDEX_SIZE || pat_index[mode] < 0)
859                 panic("Unknown caching mode %d\n", mode);
860
861         /* The PAT bit is different for PTE's and PDE's. */
862         pat_flag = is_pde ? PG_PDE_PAT : PG_PTE_PAT;
863
864         /* Map the caching mode to a PAT index. */
865         pat_idx = pat_index[mode];
866
867         /* Map the 3-bit index value into the PAT, PCD, and PWT bits. */
868         cache_bits = 0;
869         if (pat_idx & 0x4)
870                 cache_bits |= pat_flag;
871         if (pat_idx & 0x2)
872                 cache_bits |= PG_NC_PCD;
873         if (pat_idx & 0x1)
874                 cache_bits |= PG_NC_PWT;
875         return (cache_bits);
876 }
877
878 /*
879  * The caller is responsible for maintaining TLB consistency.
880  */
881 static void
882 pmap_kenter_pde(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
883 {
884         pd_entry_t *pde;
885         pmap_t pmap;
886         boolean_t PTD_updated;
887
888         PTD_updated = FALSE;
889         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
890         LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
891                 if ((pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME) == (PTDpde[0] &
892                     PG_FRAME))
893                         PTD_updated = TRUE;
894                 pde = pmap_pde(pmap, va);
895                 pde_store(pde, newpde);
896         }
897         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
898         KASSERT(PTD_updated,
899             ("pmap_kenter_pde: current page table is not in allpmaps"));
900 }
901
902 /*
903  * After changing the page size for the specified virtual address in the page
904  * table, flush the corresponding entries from the processor's TLB.  Only the
905  * calling processor's TLB is affected.
906  *
907  * The calling thread must be pinned to a processor.
908  */
909 static void
910 pmap_update_pde_invalidate(vm_offset_t va, pd_entry_t newpde)
911 {
912         u_long cr4;
913
914         if ((newpde & PG_PS) == 0)
915                 /* Demotion: flush a specific 2MB page mapping. */
916                 invlpg(va);
917         else if ((newpde & PG_G) == 0)
918                 /*
919                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB
920                  * because there are too many to flush individually.
921                  */
922                 invltlb();
923         else {
924                 /*
925                  * Promotion: flush every 4KB page mapping from the TLB,
926                  * including any global (PG_G) mappings.
927                  */
928                 cr4 = rcr4();
929                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
930                 /*
931                  * Although preemption at this point could be detrimental to
932                  * performance, it would not lead to an error.  PG_G is simply
933                  * ignored if CR4.PGE is clear.  Moreover, in case this block
934                  * is re-entered, the load_cr4() either above or below will
935                  * modify CR4.PGE flushing the TLB.
936                  */
937                 load_cr4(cr4 | CR4_PGE);
938         }
939 }
940 #ifdef SMP
941 /*
942  * For SMP, these functions have to use the IPI mechanism for coherence.
943  *
944  * N.B.: Before calling any of the following TLB invalidation functions,
945  * the calling processor must ensure that all stores updating a non-
946  * kernel page table are globally performed.  Otherwise, another
947  * processor could cache an old, pre-update entry without being
948  * invalidated.  This can happen one of two ways: (1) The pmap becomes
949  * active on another processor after its pm_active field is checked by
950  * one of the following functions but before a store updating the page
951  * table is globally performed. (2) The pmap becomes active on another
952  * processor before its pm_active field is checked but due to
953  * speculative loads one of the following functions stills reads the
954  * pmap as inactive on the other processor.
955  * 
956  * The kernel page table is exempt because its pm_active field is
957  * immutable.  The kernel page table is always active on every
958  * processor.
959  */
960 void
961 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
962 {
963         cpuset_t other_cpus;
964         u_int cpuid;
965
966         sched_pin();
967         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
968                 invlpg(va);
969                 smp_invlpg(va);
970         } else {
971                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
972                 other_cpus = all_cpus;
973                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
974                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
975                         invlpg(va);
976                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
977                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
978                         smp_masked_invlpg(other_cpus, va);
979         }
980         sched_unpin();
981 }
982
983 void
984 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
985 {
986         cpuset_t other_cpus;
987         vm_offset_t addr;
988         u_int cpuid;
989
990         sched_pin();
991         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
992                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
993                         invlpg(addr);
994                 smp_invlpg_range(sva, eva);
995         } else {
996                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
997                 other_cpus = all_cpus;
998                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
999                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1000                         for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1001                                 invlpg(addr);
1002                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1003                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1004                         smp_masked_invlpg_range(other_cpus, sva, eva);
1005         }
1006         sched_unpin();
1007 }
1008
1009 void
1010 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1011 {
1012         cpuset_t other_cpus;
1013         u_int cpuid;
1014
1015         sched_pin();
1016         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_CMP(&pmap->pm_active, &all_cpus)) {
1017                 invltlb();
1018                 smp_invltlb();
1019         } else {
1020                 cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1021                 other_cpus = all_cpus;
1022                 CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1023                 if (CPU_ISSET(cpuid, &pmap->pm_active))
1024                         invltlb();
1025                 CPU_AND(&other_cpus, &pmap->pm_active);
1026                 if (!CPU_EMPTY(&other_cpus))
1027                         smp_masked_invltlb(other_cpus);
1028         }
1029         sched_unpin();
1030 }
1031
1032 void
1033 pmap_invalidate_cache(void)
1034 {
1035
1036         sched_pin();
1037         wbinvd();
1038         smp_cache_flush();
1039         sched_unpin();
1040 }
1041
1042 struct pde_action {
1043         cpuset_t invalidate;    /* processors that invalidate their TLB */
1044         vm_offset_t va;
1045         pd_entry_t *pde;
1046         pd_entry_t newpde;
1047         u_int store;            /* processor that updates the PDE */
1048 };
1049
1050 static void
1051 pmap_update_pde_kernel(void *arg)
1052 {
1053         struct pde_action *act = arg;
1054         pd_entry_t *pde;
1055         pmap_t pmap;
1056
1057         if (act->store == PCPU_GET(cpuid)) {
1058
1059                 /*
1060                  * Elsewhere, this operation requires allpmaps_lock for
1061                  * synchronization.  Here, it does not because it is being
1062                  * performed in the context of an all_cpus rendezvous.
1063                  */
1064                 LIST_FOREACH(pmap, &allpmaps, pm_list) {
1065                         pde = pmap_pde(pmap, act->va);
1066                         pde_store(pde, act->newpde);
1067                 }
1068         }
1069 }
1070
1071 static void
1072 pmap_update_pde_user(void *arg)
1073 {
1074         struct pde_action *act = arg;
1075
1076         if (act->store == PCPU_GET(cpuid))
1077                 pde_store(act->pde, act->newpde);
1078 }
1079
1080 static void
1081 pmap_update_pde_teardown(void *arg)
1082 {
1083         struct pde_action *act = arg;
1084
1085         if (CPU_ISSET(PCPU_GET(cpuid), &act->invalidate))
1086                 pmap_update_pde_invalidate(act->va, act->newpde);
1087 }
1088
1089 /*
1090  * Change the page size for the specified virtual address in a way that
1091  * prevents any possibility of the TLB ever having two entries that map the
1092  * same virtual address using different page sizes.  This is the recommended
1093  * workaround for Erratum 383 on AMD Family 10h processors.  It prevents a
1094  * machine check exception for a TLB state that is improperly diagnosed as a
1095  * hardware error.
1096  */
1097 static void
1098 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1099 {
1100         struct pde_action act;
1101         cpuset_t active, other_cpus;
1102         u_int cpuid;
1103
1104         sched_pin();
1105         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1106         other_cpus = all_cpus;
1107         CPU_CLR(cpuid, &other_cpus);
1108         if (pmap == kernel_pmap)
1109                 active = all_cpus;
1110         else
1111                 active = pmap->pm_active;
1112         if (CPU_OVERLAP(&active, &other_cpus)) {
1113                 act.store = cpuid;
1114                 act.invalidate = active;
1115                 act.va = va;
1116                 act.pde = pde;
1117                 act.newpde = newpde;
1118                 CPU_SET(cpuid, &active);
1119                 smp_rendezvous_cpus(active,
1120                     smp_no_rendevous_barrier, pmap == kernel_pmap ?
1121                     pmap_update_pde_kernel : pmap_update_pde_user,
1122                     pmap_update_pde_teardown, &act);
1123         } else {
1124                 if (pmap == kernel_pmap)
1125                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1126                 else
1127                         pde_store(pde, newpde);
1128                 if (CPU_ISSET(cpuid, &active))
1129                         pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1130         }
1131         sched_unpin();
1132 }
1133 #else /* !SMP */
1134 /*
1135  * Normal, non-SMP, 486+ invalidation functions.
1136  * We inline these within pmap.c for speed.
1137  */
1138 PMAP_INLINE void
1139 pmap_invalidate_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1140 {
1141
1142         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1143                 invlpg(va);
1144 }
1145
1146 PMAP_INLINE void
1147 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1148 {
1149         vm_offset_t addr;
1150
1151         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1152                 for (addr = sva; addr < eva; addr += PAGE_SIZE)
1153                         invlpg(addr);
1154 }
1155
1156 PMAP_INLINE void
1157 pmap_invalidate_all(pmap_t pmap)
1158 {
1159
1160         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1161                 invltlb();
1162 }
1163
1164 PMAP_INLINE void
1165 pmap_invalidate_cache(void)
1166 {
1167
1168         wbinvd();
1169 }
1170
1171 static void
1172 pmap_update_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, pd_entry_t *pde, pd_entry_t newpde)
1173 {
1174
1175         if (pmap == kernel_pmap)
1176                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
1177         else
1178                 pde_store(pde, newpde);
1179         if (pmap == kernel_pmap || !CPU_EMPTY(&pmap->pm_active))
1180                 pmap_update_pde_invalidate(va, newpde);
1181 }
1182 #endif /* !SMP */
1183
1184 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1185
1186 void
1187 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t force)
1188 {
1189
1190         if (force) {
1191                 sva &= ~(vm_offset_t)cpu_clflush_line_size;
1192         } else {
1193                 KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1194                     ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1195                 KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1196                     ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1197         }
1198
1199         if ((cpu_feature & CPUID_SS) != 0 && !force)
1200                 ; /* If "Self Snoop" is supported and allowed, do nothing. */
1201         else if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0 &&
1202             eva - sva < PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD) {
1203
1204 #ifdef DEV_APIC
1205                 /*
1206                  * XXX: Some CPUs fault, hang, or trash the local APIC
1207                  * registers if we use CLFLUSH on the local APIC
1208                  * range.  The local APIC is always uncached, so we
1209                  * don't need to flush for that range anyway.
1210                  */
1211                 if (pmap_kextract(sva) == lapic_paddr)
1212                         return;
1213 #endif
1214                 /*
1215                  * Otherwise, do per-cache line flush.  Use the mfence
1216                  * instruction to insure that previous stores are
1217                  * included in the write-back.  The processor
1218                  * propagates flush to other processors in the cache
1219                  * coherence domain.
1220                  */
1221                 mfence();
1222                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
1223                         clflush(sva);
1224                 mfence();
1225         } else {
1226
1227                 /*
1228                  * No targeted cache flush methods are supported by CPU,
1229                  * or the supplied range is bigger than 2MB.
1230                  * Globally invalidate cache.
1231                  */
1232                 pmap_invalidate_cache();
1233         }
1234 }
1235
1236 void
1237 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1238 {
1239         int i;
1240
1241         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1242             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0) {
1243                 pmap_invalidate_cache();
1244         } else {
1245                 for (i = 0; i < count; i++)
1246                         pmap_flush_page(pages[i]);
1247         }
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Are we current address space or kernel?
1252  */
1253 static __inline int
1254 pmap_is_current(pmap_t pmap)
1255 {
1256
1257         return (pmap == kernel_pmap || pmap ==
1258             vmspace_pmap(curthread->td_proc->p_vmspace));
1259 }
1260
1261 /*
1262  * If the given pmap is not the current or kernel pmap, the returned pte must
1263  * be released by passing it to pmap_pte_release().
1264  */
1265 pt_entry_t *
1266 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1267 {
1268         pd_entry_t newpf;
1269         pd_entry_t *pde;
1270
1271         pde = pmap_pde(pmap, va);
1272         if (*pde & PG_PS)
1273                 return (pde);
1274         if (*pde != 0) {
1275                 /* are we current address space or kernel? */
1276                 if (pmap_is_current(pmap))
1277                         return (vtopte(va));
1278                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
1279                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1280                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != newpf) {
1281                         *PMAP2 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1282                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
1283                 }
1284                 return (PADDR2 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1285         }
1286         return (NULL);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Releases a pte that was obtained from pmap_pte().  Be prepared for the pte
1291  * being NULL.
1292  */
1293 static __inline void
1294 pmap_pte_release(pt_entry_t *pte)
1295 {
1296
1297         if ((pt_entry_t *)((vm_offset_t)pte & ~PAGE_MASK) == PADDR2)
1298                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
1299 }
1300
1301 /*
1302  * NB:  The sequence of updating a page table followed by accesses to the
1303  * corresponding pages is subject to the situation described in the "AMD64
1304  * Architecture Programmer's Manual Volume 2: System Programming" rev. 3.23,
1305  * "7.3.1 Special Coherency Considerations".  Therefore, issuing the INVLPG
1306  * right after modifying the PTE bits is crucial.
1307  */
1308 static __inline void
1309 invlcaddr(void *caddr)
1310 {
1311
1312         invlpg((u_int)caddr);
1313 }
1314
1315 /*
1316  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
1317  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
1318  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
1319  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
1320  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
1321  *
1322  * If the given pmap is not the current pmap, pvh_global_lock
1323  * must be held and curthread pinned to a CPU.
1324  */
1325 static pt_entry_t *
1326 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1327 {
1328         pd_entry_t newpf;
1329         pd_entry_t *pde;
1330
1331         pde = pmap_pde(pmap, va);
1332         if (*pde & PG_PS)
1333                 return (pde);
1334         if (*pde != 0) {
1335                 /* are we current address space or kernel? */
1336                 if (pmap_is_current(pmap))
1337                         return (vtopte(va));
1338                 rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
1339                 KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
1340                 newpf = *pde & PG_FRAME;
1341                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != newpf) {
1342                         *PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1343 #ifdef SMP
1344                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1345 #endif
1346                         invlcaddr(PADDR1);
1347                         PMAP1changed++;
1348                 } else
1349 #ifdef SMP
1350                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
1351                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
1352                         invlcaddr(PADDR1);
1353                         PMAP1changedcpu++;
1354                 } else
1355 #endif
1356                         PMAP1unchanged++;
1357                 return (PADDR1 + (i386_btop(va) & (NPTEPG - 1)));
1358         }
1359         return (0);
1360 }
1361
1362 /*
1363  *      Routine:        pmap_extract
1364  *      Function:
1365  *              Extract the physical page address associated
1366  *              with the given map/virtual_address pair.
1367  */
1368 vm_paddr_t 
1369 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1370 {
1371         vm_paddr_t rtval;
1372         pt_entry_t *pte;
1373         pd_entry_t pde;
1374
1375         rtval = 0;
1376         PMAP_LOCK(pmap);
1377         pde = pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT];
1378         if (pde != 0) {
1379                 if ((pde & PG_PS) != 0)
1380                         rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1381                 else {
1382                         pte = pmap_pte(pmap, va);
1383                         rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1384                         pmap_pte_release(pte);
1385                 }
1386         }
1387         PMAP_UNLOCK(pmap);
1388         return (rtval);
1389 }
1390
1391 /*
1392  *      Routine:        pmap_extract_and_hold
1393  *      Function:
1394  *              Atomically extract and hold the physical page
1395  *              with the given pmap and virtual address pair
1396  *              if that mapping permits the given protection.
1397  */
1398 vm_page_t
1399 pmap_extract_and_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1400 {
1401         pd_entry_t pde;
1402         pt_entry_t pte, *ptep;
1403         vm_page_t m;
1404         vm_paddr_t pa;
1405
1406         pa = 0;
1407         m = NULL;
1408         PMAP_LOCK(pmap);
1409 retry:
1410         pde = *pmap_pde(pmap, va);
1411         if (pde != 0) {
1412                 if (pde & PG_PS) {
1413                         if ((pde & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
1414                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, (pde &
1415                                     PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK), &pa))
1416                                         goto retry;
1417                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE((pde & PG_PS_FRAME) |
1418                                     (va & PDRMASK));
1419                                 vm_page_hold(m);
1420                         }
1421                 } else {
1422                         ptep = pmap_pte(pmap, va);
1423                         pte = *ptep;
1424                         pmap_pte_release(ptep);
1425                         if (pte != 0 &&
1426                             ((pte & PG_RW) || (prot & VM_PROT_WRITE) == 0)) {
1427                                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pte & PG_FRAME,
1428                                     &pa))
1429                                         goto retry;
1430                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
1431                                 vm_page_hold(m);
1432                         }
1433                 }
1434         }
1435         PA_UNLOCK_COND(pa);
1436         PMAP_UNLOCK(pmap);
1437         return (m);
1438 }
1439
1440 /***************************************************
1441  * Low level mapping routines.....
1442  ***************************************************/
1443
1444 /*
1445  * Add a wired page to the kva.
1446  * Note: not SMP coherent.
1447  *
1448  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1449  */
1450 PMAP_INLINE void 
1451 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1452 {
1453         pt_entry_t *pte;
1454
1455         pte = vtopte(va);
1456         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag);
1457 }
1458
1459 static __inline void
1460 pmap_kenter_attr(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa, int mode)
1461 {
1462         pt_entry_t *pte;
1463
1464         pte = vtopte(va);
1465         pte_store(pte, pa | PG_RW | PG_V | pgeflag | pmap_cache_bits(mode, 0));
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Remove a page from the kernel pagetables.
1470  * Note: not SMP coherent.
1471  *
1472  * This function may be used before pmap_bootstrap() is called.
1473  */
1474 PMAP_INLINE void
1475 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1476 {
1477         pt_entry_t *pte;
1478
1479         pte = vtopte(va);
1480         pte_clear(pte);
1481 }
1482
1483 /*
1484  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
1485  *      virtual address space.
1486  *
1487  *      The value passed in '*virt' is a suggested virtual address for
1488  *      the mapping. Architectures which can support a direct-mapped
1489  *      physical to virtual region can return the appropriate address
1490  *      within that region, leaving '*virt' unchanged. Other
1491  *      architectures should map the pages starting at '*virt' and
1492  *      update '*virt' with the first usable address after the mapped
1493  *      region.
1494  */
1495 vm_offset_t
1496 pmap_map(vm_offset_t *virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1497 {
1498         vm_offset_t va, sva;
1499         vm_paddr_t superpage_offset;
1500         pd_entry_t newpde;
1501
1502         va = *virt;
1503         /*
1504          * Does the physical address range's size and alignment permit at
1505          * least one superpage mapping to be created?
1506          */ 
1507         superpage_offset = start & PDRMASK;
1508         if ((end - start) - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) >= NBPDR) {
1509                 /*
1510                  * Increase the starting virtual address so that its alignment
1511                  * does not preclude the use of superpage mappings.
1512                  */
1513                 if ((va & PDRMASK) < superpage_offset)
1514                         va = (va & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1515                 else if ((va & PDRMASK) > superpage_offset)
1516                         va = ((va + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
1517         }
1518         sva = va;
1519         while (start < end) {
1520                 if ((start & PDRMASK) == 0 && end - start >= NBPDR &&
1521                     pseflag) {
1522                         KASSERT((va & PDRMASK) == 0,
1523                             ("pmap_map: misaligned va %#x", va));
1524                         newpde = start | PG_PS | pgeflag | PG_RW | PG_V;
1525                         pmap_kenter_pde(va, newpde);
1526                         va += NBPDR;
1527                         start += NBPDR;
1528                 } else {
1529                         pmap_kenter(va, start);
1530                         va += PAGE_SIZE;
1531                         start += PAGE_SIZE;
1532                 }
1533         }
1534         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1535         *virt = va;
1536         return (sva);
1537 }
1538
1539
1540 /*
1541  * Add a list of wired pages to the kva
1542  * this routine is only used for temporary
1543  * kernel mappings that do not need to have
1544  * page modification or references recorded.
1545  * Note that old mappings are simply written
1546  * over.  The page *must* be wired.
1547  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1548  */
1549 void
1550 pmap_qenter(vm_offset_t sva, vm_page_t *ma, int count)
1551 {
1552         pt_entry_t *endpte, oldpte, pa, *pte;
1553         vm_page_t m;
1554
1555         oldpte = 0;
1556         pte = vtopte(sva);
1557         endpte = pte + count;
1558         while (pte < endpte) {
1559                 m = *ma++;
1560                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
1561                 if ((*pte & (PG_FRAME | PG_PTE_CACHE)) != pa) {
1562                         oldpte |= *pte;
1563                         pte_store(pte, pa | pgeflag | PG_RW | PG_V);
1564                 }
1565                 pte++;
1566         }
1567         if (__predict_false((oldpte & PG_V) != 0))
1568                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, sva + count *
1569                     PAGE_SIZE);
1570 }
1571
1572 /*
1573  * This routine tears out page mappings from the
1574  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1575  * Note: SMP coherent.  Uses a ranged shootdown IPI.
1576  */
1577 void
1578 pmap_qremove(vm_offset_t sva, int count)
1579 {
1580         vm_offset_t va;
1581
1582         va = sva;
1583         while (count-- > 0) {
1584                 pmap_kremove(va);
1585                 va += PAGE_SIZE;
1586         }
1587         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, sva, va);
1588 }
1589
1590 /***************************************************
1591  * Page table page management routines.....
1592  ***************************************************/
1593 static __inline void
1594 pmap_free_zero_pages(struct spglist *free)
1595 {
1596         vm_page_t m;
1597
1598         while ((m = SLIST_FIRST(free)) != NULL) {
1599                 SLIST_REMOVE_HEAD(free, plinks.s.ss);
1600                 /* Preserve the page's PG_ZERO setting. */
1601                 vm_page_free_toq(m);
1602         }
1603 }
1604
1605 /*
1606  * Schedule the specified unused page table page to be freed.  Specifically,
1607  * add the page to the specified list of pages that will be released to the
1608  * physical memory manager after the TLB has been updated.
1609  */
1610 static __inline void
1611 pmap_add_delayed_free_list(vm_page_t m, struct spglist *free,
1612     boolean_t set_PG_ZERO)
1613 {
1614
1615         if (set_PG_ZERO)
1616                 m->flags |= PG_ZERO;
1617         else
1618                 m->flags &= ~PG_ZERO;
1619         SLIST_INSERT_HEAD(free, m, plinks.s.ss);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Inserts the specified page table page into the specified pmap's collection
1624  * of idle page table pages.  Each of a pmap's page table pages is responsible
1625  * for mapping a distinct range of virtual addresses.  The pmap's collection is
1626  * ordered by this virtual address range.
1627  */
1628 static __inline int
1629 pmap_insert_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1630 {
1631
1632         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1633         return (vm_radix_insert(&pmap->pm_root, mpte));
1634 }
1635
1636 /*
1637  * Looks for a page table page mapping the specified virtual address in the
1638  * specified pmap's collection of idle page table pages.  Returns NULL if there
1639  * is no page table page corresponding to the specified virtual address.
1640  */
1641 static __inline vm_page_t
1642 pmap_lookup_pt_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1643 {
1644
1645         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1646         return (vm_radix_lookup(&pmap->pm_root, va >> PDRSHIFT));
1647 }
1648
1649 /*
1650  * Removes the specified page table page from the specified pmap's collection
1651  * of idle page table pages.  The specified page table page must be a member of
1652  * the pmap's collection.
1653  */
1654 static __inline void
1655 pmap_remove_pt_page(pmap_t pmap, vm_page_t mpte)
1656 {
1657
1658         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
1659         vm_radix_remove(&pmap->pm_root, mpte->pindex);
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Decrements a page table page's wire count, which is used to record the
1664  * number of valid page table entries within the page.  If the wire count
1665  * drops to zero, then the page table page is unmapped.  Returns TRUE if the
1666  * page table page was unmapped and FALSE otherwise.
1667  */
1668 static inline boolean_t
1669 pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1670 {
1671
1672         --m->wire_count;
1673         if (m->wire_count == 0) {
1674                 _pmap_unwire_ptp(pmap, m, free);
1675                 return (TRUE);
1676         } else
1677                 return (FALSE);
1678 }
1679
1680 static void
1681 _pmap_unwire_ptp(pmap_t pmap, vm_page_t m, struct spglist *free)
1682 {
1683         vm_offset_t pteva;
1684
1685         /*
1686          * unmap the page table page
1687          */
1688         pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1689         --pmap->pm_stats.resident_count;
1690
1691         /*
1692          * This is a release store so that the ordinary store unmapping
1693          * the page table page is globally performed before TLB shoot-
1694          * down is begun.
1695          */
1696         atomic_subtract_rel_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1697
1698         /*
1699          * Do an invltlb to make the invalidated mapping
1700          * take effect immediately.
1701          */
1702         pteva = VM_MAXUSER_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
1703         pmap_invalidate_page(pmap, pteva);
1704
1705         /* 
1706          * Put page on a list so that it is released after
1707          * *ALL* TLB shootdown is done
1708          */
1709         pmap_add_delayed_free_list(m, free, TRUE);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * After removing a page table entry, this routine is used to
1714  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1715  */
1716 static int
1717 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
1718 {
1719         pd_entry_t ptepde;
1720         vm_page_t mpte;
1721
1722         if (va >= VM_MAXUSER_ADDRESS)
1723                 return (0);
1724         ptepde = *pmap_pde(pmap, va);
1725         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepde & PG_FRAME);
1726         return (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, free));
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Initialize the pmap for the swapper process.
1731  */
1732 void
1733 pmap_pinit0(pmap_t pmap)
1734 {
1735
1736         PMAP_LOCK_INIT(pmap);
1737         /*
1738          * Since the page table directory is shared with the kernel pmap,
1739          * which is already included in the list "allpmaps", this pmap does
1740          * not need to be inserted into that list.
1741          */
1742         pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePTD);
1743 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1744         pmap->pm_pdpt = (pdpt_entry_t *)(KERNBASE + (vm_offset_t)IdlePDPT);
1745 #endif
1746         pmap->pm_root.rt_root = 0;
1747         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1748         PCPU_SET(curpmap, pmap);
1749         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1750         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1751 }
1752
1753 /*
1754  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1755  * such as one in a vmspace structure.
1756  */
1757 int
1758 pmap_pinit(pmap_t pmap)
1759 {
1760         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1761         vm_paddr_t pa;
1762         int i;
1763
1764         /*
1765          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1766          * page directory table.
1767          */
1768         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1769                 pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)kva_alloc(NBPTD);
1770                 if (pmap->pm_pdir == NULL)
1771                         return (0);
1772 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1773                 pmap->pm_pdpt = uma_zalloc(pdptzone, M_WAITOK | M_ZERO);
1774                 KASSERT(((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt &
1775                     ((NPGPTD * sizeof(pdpt_entry_t)) - 1)) == 0,
1776                     ("pmap_pinit: pdpt misaligned"));
1777                 KASSERT(pmap_kextract((vm_offset_t)pmap->pm_pdpt) < (4ULL<<30),
1778                     ("pmap_pinit: pdpt above 4g"));
1779 #endif
1780                 pmap->pm_root.rt_root = 0;
1781         }
1782         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1783             ("pmap_pinit: pmap has reserved page table page(s)"));
1784
1785         /*
1786          * allocate the page directory page(s)
1787          */
1788         for (i = 0; i < NPGPTD;) {
1789                 m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ |
1790                     VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO);
1791                 if (m == NULL)
1792                         VM_WAIT;
1793                 else {
1794                         ptdpg[i++] = m;
1795                 }
1796         }
1797
1798         pmap_qenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, ptdpg, NPGPTD);
1799
1800         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1801                 if ((ptdpg[i]->flags & PG_ZERO) == 0)
1802                         pagezero(pmap->pm_pdir + (i * NPDEPG));
1803
1804         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1805         LIST_INSERT_HEAD(&allpmaps, pmap, pm_list);
1806         /* Copy the kernel page table directory entries. */
1807         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * sizeof(pd_entry_t));
1808         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1809
1810         /* install self-referential address mapping entry(s) */
1811         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1812                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg[i]);
1813                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] = pa | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1814 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1815                 pmap->pm_pdpt[i] = pa | PG_V;
1816 #endif
1817         }
1818
1819         CPU_ZERO(&pmap->pm_active);
1820         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvchunk);
1821         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1822
1823         return (1);
1824 }
1825
1826 /*
1827  * this routine is called if the page table page is not
1828  * mapped correctly.
1829  */
1830 static vm_page_t
1831 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, u_int ptepindex, u_int flags)
1832 {
1833         vm_paddr_t ptepa;
1834         vm_page_t m;
1835
1836         /*
1837          * Allocate a page table page.
1838          */
1839         if ((m = vm_page_alloc(NULL, ptepindex, VM_ALLOC_NOOBJ |
1840             VM_ALLOC_WIRED | VM_ALLOC_ZERO)) == NULL) {
1841                 if ((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0) {
1842                         PMAP_UNLOCK(pmap);
1843                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
1844                         VM_WAIT;
1845                         rw_wlock(&pvh_global_lock);
1846                         PMAP_LOCK(pmap);
1847                 }
1848
1849                 /*
1850                  * Indicate the need to retry.  While waiting, the page table
1851                  * page may have been allocated.
1852                  */
1853                 return (NULL);
1854         }
1855         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1856                 pmap_zero_page(m);
1857
1858         /*
1859          * Map the pagetable page into the process address space, if
1860          * it isn't already there.
1861          */
1862
1863         pmap->pm_stats.resident_count++;
1864
1865         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1866         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1867                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1868
1869         return (m);
1870 }
1871
1872 static vm_page_t
1873 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va, u_int flags)
1874 {
1875         u_int ptepindex;
1876         pd_entry_t ptepa;
1877         vm_page_t m;
1878
1879         /*
1880          * Calculate pagetable page index
1881          */
1882         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1883 retry:
1884         /*
1885          * Get the page directory entry
1886          */
1887         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1888
1889         /*
1890          * This supports switching from a 4MB page to a
1891          * normal 4K page.
1892          */
1893         if (ptepa & PG_PS) {
1894                 (void)pmap_demote_pde(pmap, &pmap->pm_pdir[ptepindex], va);
1895                 ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
1896         }
1897
1898         /*
1899          * If the page table page is mapped, we just increment the
1900          * hold count, and activate it.
1901          */
1902         if (ptepa) {
1903                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
1904                 m->wire_count++;
1905         } else {
1906                 /*
1907                  * Here if the pte page isn't mapped, or if it has
1908                  * been deallocated. 
1909                  */
1910                 m = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex, flags);
1911                 if (m == NULL && (flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) == 0)
1912                         goto retry;
1913         }
1914         return (m);
1915 }
1916
1917
1918 /***************************************************
1919 * Pmap allocation/deallocation routines.
1920  ***************************************************/
1921
1922 /*
1923  * Release any resources held by the given physical map.
1924  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1925  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1926  */
1927 void
1928 pmap_release(pmap_t pmap)
1929 {
1930         vm_page_t m, ptdpg[NPGPTD];
1931         int i;
1932
1933         KASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0,
1934             ("pmap_release: pmap resident count %ld != 0",
1935             pmap->pm_stats.resident_count));
1936         KASSERT(vm_radix_is_empty(&pmap->pm_root),
1937             ("pmap_release: pmap has reserved page table page(s)"));
1938         KASSERT(CPU_EMPTY(&pmap->pm_active),
1939             ("releasing active pmap %p", pmap));
1940
1941         mtx_lock_spin(&allpmaps_lock);
1942         LIST_REMOVE(pmap, pm_list);
1943         mtx_unlock_spin(&allpmaps_lock);
1944
1945         for (i = 0; i < NPGPTD; i++)
1946                 ptdpg[i] = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap->pm_pdir[PTDPTDI + i] &
1947                     PG_FRAME);
1948
1949         bzero(pmap->pm_pdir + PTDPTDI, (nkpt + NPGPTD) *
1950             sizeof(*pmap->pm_pdir));
1951
1952         pmap_qremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, NPGPTD);
1953
1954         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
1955                 m = ptdpg[i];
1956 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
1957                 KASSERT(VM_PAGE_TO_PHYS(m) == (pmap->pm_pdpt[i] & PG_FRAME),
1958                     ("pmap_release: got wrong ptd page"));
1959 #endif
1960                 m->wire_count--;
1961                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
1962                 vm_page_free_zero(m);
1963         }
1964 }
1965 \f
1966 static int
1967 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1968 {
1969         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1970
1971         return (sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req));
1972 }
1973 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1974     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1975
1976 static int
1977 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1978 {
1979         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1980
1981         return (sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req));
1982 }
1983 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1984     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1985
1986 /*
1987  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1988  */
1989 void
1990 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1991 {
1992         vm_paddr_t ptppaddr;
1993         vm_page_t nkpg;
1994         pd_entry_t newpdir;
1995
1996         mtx_assert(&kernel_map->system_mtx, MA_OWNED);
1997         addr = roundup2(addr, NBPDR);
1998         if (addr - 1 >= kernel_map->max_offset)
1999                 addr = kernel_map->max_offset;
2000         while (kernel_vm_end < addr) {
2001                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
2002                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2003                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2004                                 kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2005                                 break;
2006                         }
2007                         continue;
2008                 }
2009
2010                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, kernel_vm_end >> PDRSHIFT,
2011                     VM_ALLOC_INTERRUPT | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
2012                     VM_ALLOC_ZERO);
2013                 if (nkpg == NULL)
2014                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2015
2016                 nkpt++;
2017
2018                 if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2019                         pmap_zero_page(nkpg);
2020                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2021                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2022                 pdir_pde(KPTD, kernel_vm_end) = pgeflag | newpdir;
2023
2024                 pmap_kenter_pde(kernel_vm_end, newpdir);
2025                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + NBPDR) & ~PDRMASK;
2026                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map->max_offset) {
2027                         kernel_vm_end = kernel_map->max_offset;
2028                         break;
2029                 }
2030         }
2031 }
2032
2033
2034 /***************************************************
2035  * page management routines.
2036  ***************************************************/
2037
2038 CTASSERT(sizeof(struct pv_chunk) == PAGE_SIZE);
2039 CTASSERT(_NPCM == 11);
2040 CTASSERT(_NPCPV == 336);
2041
2042 static __inline struct pv_chunk *
2043 pv_to_chunk(pv_entry_t pv)
2044 {
2045
2046         return ((struct pv_chunk *)((uintptr_t)pv & ~(uintptr_t)PAGE_MASK));
2047 }
2048
2049 #define PV_PMAP(pv) (pv_to_chunk(pv)->pc_pmap)
2050
2051 #define PC_FREE0_9      0xfffffffful    /* Free values for index 0 through 9 */
2052 #define PC_FREE10       0x0000fffful    /* Free values for index 10 */
2053
2054 static const uint32_t pc_freemask[_NPCM] = {
2055         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2056         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2057         PC_FREE0_9, PC_FREE0_9, PC_FREE0_9,
2058         PC_FREE0_9, PC_FREE10
2059 };
2060
2061 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_count, CTLFLAG_RD, &pv_entry_count, 0,
2062         "Current number of pv entries");
2063
2064 #ifdef PV_STATS
2065 static int pc_chunk_count, pc_chunk_allocs, pc_chunk_frees, pc_chunk_tryfail;
2066
2067 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_count, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_count, 0,
2068         "Current number of pv entry chunks");
2069 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_allocs, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_allocs, 0,
2070         "Current number of pv entry chunks allocated");
2071 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_frees, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_frees, 0,
2072         "Current number of pv entry chunks frees");
2073 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pc_chunk_tryfail, CTLFLAG_RD, &pc_chunk_tryfail, 0,
2074         "Number of times tried to get a chunk page but failed.");
2075
2076 static long pv_entry_frees, pv_entry_allocs;
2077 static int pv_entry_spare;
2078
2079 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_frees, CTLFLAG_RD, &pv_entry_frees, 0,
2080         "Current number of pv entry frees");
2081 SYSCTL_LONG(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_allocs, CTLFLAG_RD, &pv_entry_allocs, 0,
2082         "Current number of pv entry allocs");
2083 SYSCTL_INT(_vm_pmap, OID_AUTO, pv_entry_spare, CTLFLAG_RD, &pv_entry_spare, 0,
2084         "Current number of spare pv entries");
2085 #endif
2086
2087 /*
2088  * We are in a serious low memory condition.  Resort to
2089  * drastic measures to free some pages so we can allocate
2090  * another pv entry chunk.
2091  */
2092 static vm_page_t
2093 pmap_pv_reclaim(pmap_t locked_pmap)
2094 {
2095         struct pch newtail;
2096         struct pv_chunk *pc;
2097         struct md_page *pvh;
2098         pd_entry_t *pde;
2099         pmap_t pmap;
2100         pt_entry_t *pte, tpte;
2101         pv_entry_t pv;
2102         vm_offset_t va;
2103         vm_page_t m, m_pc;
2104         struct spglist free;
2105         uint32_t inuse;
2106         int bit, field, freed;
2107
2108         PMAP_LOCK_ASSERT(locked_pmap, MA_OWNED);
2109         pmap = NULL;
2110         m_pc = NULL;
2111         SLIST_INIT(&free);
2112         TAILQ_INIT(&newtail);
2113         while ((pc = TAILQ_FIRST(&pv_chunks)) != NULL && (pv_vafree == 0 ||
2114             SLIST_EMPTY(&free))) {
2115                 TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2116                 if (pmap != pc->pc_pmap) {
2117                         if (pmap != NULL) {
2118                                 pmap_invalidate_all(pmap);
2119                                 if (pmap != locked_pmap)
2120                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2121                         }
2122                         pmap = pc->pc_pmap;
2123                         /* Avoid deadlock and lock recursion. */
2124                         if (pmap > locked_pmap)
2125                                 PMAP_LOCK(pmap);
2126                         else if (pmap != locked_pmap && !PMAP_TRYLOCK(pmap)) {
2127                                 pmap = NULL;
2128                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2129                                 continue;
2130                         }
2131                 }
2132
2133                 /*
2134                  * Destroy every non-wired, 4 KB page mapping in the chunk.
2135                  */
2136                 freed = 0;
2137                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2138                         for (inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
2139                             inuse != 0; inuse &= ~(1UL << bit)) {
2140                                 bit = bsfl(inuse);
2141                                 pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2142                                 va = pv->pv_va;
2143                                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2144                                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2145                                         continue;
2146                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2147                                 tpte = *pte;
2148                                 if ((tpte & PG_W) == 0)
2149                                         tpte = pte_load_clear(pte);
2150                                 pmap_pte_release(pte);
2151                                 if ((tpte & PG_W) != 0)
2152                                         continue;
2153                                 KASSERT(tpte != 0,
2154                                     ("pmap_pv_reclaim: pmap %p va %x zero pte",
2155                                     pmap, va));
2156                                 if ((tpte & PG_G) != 0)
2157                                         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2158                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
2159                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2160                                         vm_page_dirty(m);
2161                                 if ((tpte & PG_A) != 0)
2162                                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2163                                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
2164                                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2165                                     (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2166                                         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2167                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
2168                                                 vm_page_aflag_clear(m,
2169                                                     PGA_WRITEABLE);
2170                                         }
2171                                 }
2172                                 pc->pc_map[field] |= 1UL << bit;
2173                                 pmap_unuse_pt(pmap, va, &free);
2174                                 freed++;
2175                         }
2176                 }
2177                 if (freed == 0) {
2178                         TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2179                         continue;
2180                 }
2181                 /* Every freed mapping is for a 4 KB page. */
2182                 pmap->pm_stats.resident_count -= freed;
2183                 PV_STAT(pv_entry_frees += freed);
2184                 PV_STAT(pv_entry_spare += freed);
2185                 pv_entry_count -= freed;
2186                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2187                 for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2188                         if (pc->pc_map[field] != pc_freemask[field]) {
2189                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2190                                     pc_list);
2191                                 TAILQ_INSERT_TAIL(&newtail, pc, pc_lru);
2192
2193                                 /*
2194                                  * One freed pv entry in locked_pmap is
2195                                  * sufficient.
2196                                  */
2197                                 if (pmap == locked_pmap)
2198                                         goto out;
2199                                 break;
2200                         }
2201                 if (field == _NPCM) {
2202                         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2203                         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2204                         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2205                         /* Entire chunk is free; return it. */
2206                         m_pc = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2207                         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2208                         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2209                         break;
2210                 }
2211         }
2212 out:
2213         TAILQ_CONCAT(&pv_chunks, &newtail, pc_lru);
2214         if (pmap != NULL) {
2215                 pmap_invalidate_all(pmap);
2216                 if (pmap != locked_pmap)
2217                         PMAP_UNLOCK(pmap);
2218         }
2219         if (m_pc == NULL && pv_vafree != 0 && SLIST_EMPTY(&free)) {
2220                 m_pc = SLIST_FIRST(&free);
2221                 SLIST_REMOVE_HEAD(&free, plinks.s.ss);
2222                 /* Recycle a freed page table page. */
2223                 m_pc->wire_count = 1;
2224                 atomic_add_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2225         }
2226         pmap_free_zero_pages(&free);
2227         return (m_pc);
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         struct pv_chunk *pc;
2237         int idx, field, bit;
2238
2239         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2240         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2241         PV_STAT(pv_entry_frees++);
2242         PV_STAT(pv_entry_spare++);
2243         pv_entry_count--;
2244         pc = pv_to_chunk(pv);
2245         idx = pv - &pc->pc_pventry[0];
2246         field = idx / 32;
2247         bit = idx % 32;
2248         pc->pc_map[field] |= 1ul << bit;
2249         for (idx = 0; idx < _NPCM; idx++)
2250                 if (pc->pc_map[idx] != pc_freemask[idx]) {
2251                         /*
2252                          * 98% of the time, pc is already at the head of the
2253                          * list.  If it isn't already, move it to the head.
2254                          */
2255                         if (__predict_false(TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk) !=
2256                             pc)) {
2257                                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2258                                 TAILQ_INSERT_HEAD(&pmap->pm_pvchunk, pc,
2259                                     pc_list);
2260                         }
2261                         return;
2262                 }
2263         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2264         free_pv_chunk(pc);
2265 }
2266
2267 static void
2268 free_pv_chunk(struct pv_chunk *pc)
2269 {
2270         vm_page_t m;
2271
2272         TAILQ_REMOVE(&pv_chunks, pc, pc_lru);
2273         PV_STAT(pv_entry_spare -= _NPCPV);
2274         PV_STAT(pc_chunk_count--);
2275         PV_STAT(pc_chunk_frees++);
2276         /* entire chunk is free, return it */
2277         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pmap_kextract((vm_offset_t)pc));
2278         pmap_qremove((vm_offset_t)pc, 1);
2279         vm_page_unwire(m, PQ_INACTIVE);
2280         vm_page_free(m);
2281         pmap_ptelist_free(&pv_vafree, (vm_offset_t)pc);
2282 }
2283
2284 /*
2285  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2286  * when needed.
2287  */
2288 static pv_entry_t
2289 get_pv_entry(pmap_t pmap, boolean_t try)
2290 {
2291         static const struct timeval printinterval = { 60, 0 };
2292         static struct timeval lastprint;
2293         int bit, field;
2294         pv_entry_t pv;
2295         struct pv_chunk *pc;
2296         vm_page_t m;
2297
2298         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2299         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2300         PV_STAT(pv_entry_allocs++);
2301         pv_entry_count++;
2302         if (pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2303                 if (ratecheck(&lastprint, &printinterval))
2304                         printf("Approaching the limit on PV entries, consider "
2305                             "increasing either the vm.pmap.shpgperproc or the "
2306                             "vm.pmap.pv_entry_max tunable.\n");
2307 retry:
2308         pc = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvchunk);
2309         if (pc != NULL) {
2310                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
2311                         if (pc->pc_map[field]) {
2312                                 bit = bsfl(pc->pc_map[field]);
2313                                 break;
2314                         }
2315                 }
2316                 if (field < _NPCM) {
2317                         pv = &pc->pc_pventry[field * 32 + bit];
2318                         pc->pc_map[field] &= ~(1ul << bit);
2319                         /* If this was the last item, move it to tail */
2320                         for (field = 0; field < _NPCM; field++)
2321                                 if (pc->pc_map[field] != 0) {
2322                                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2323                                         return (pv);    /* not full, return */
2324                                 }
2325                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2326                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
2327                         PV_STAT(pv_entry_spare--);
2328                         return (pv);
2329                 }
2330         }
2331         /*
2332          * Access to the ptelist "pv_vafree" is synchronized by the pvh
2333          * global lock.  If "pv_vafree" is currently non-empty, it will
2334          * remain non-empty until pmap_ptelist_alloc() completes.
2335          */
2336         if (pv_vafree == 0 || (m = vm_page_alloc(NULL, 0, VM_ALLOC_NORMAL |
2337             VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2338                 if (try) {
2339                         pv_entry_count--;
2340                         PV_STAT(pc_chunk_tryfail++);
2341                         return (NULL);
2342                 }
2343                 m = pmap_pv_reclaim(pmap);
2344                 if (m == NULL)
2345                         goto retry;
2346         }
2347         PV_STAT(pc_chunk_count++);
2348         PV_STAT(pc_chunk_allocs++);
2349         pc = (struct pv_chunk *)pmap_ptelist_alloc(&pv_vafree);
2350         pmap_qenter((vm_offset_t)pc, &m, 1);
2351         pc->pc_pmap = pmap;
2352         pc->pc_map[0] = pc_freemask[0] & ~1ul;  /* preallocated bit 0 */
2353         for (field = 1; field < _NPCM; field++)
2354                 pc->pc_map[field] = pc_freemask[field];
2355         TAILQ_INSERT_TAIL(&pv_chunks, pc, pc_lru);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2368         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
2369                 if (pmap == PV_PMAP(pv) && va == pv->pv_va) {
2370                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
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_next);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
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_next);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2460         pmap_pvh_free(&m->md, pmap, va);
2461         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2478         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2479         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
2480         pv->pv_va = va;
2481         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2493         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, 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_next);
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         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
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_next);
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 mpte;
2548         struct spglist free;
2549
2550         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2551         oldpde = *pde;
2552         KASSERT((oldpde & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V),
2553             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_PS and/or PG_V"));
2554         if ((oldpde & PG_A) != 0 && (mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va)) !=
2555             NULL)
2556                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2557         else {
2558                 KASSERT((oldpde & PG_W) == 0,
2559                     ("pmap_demote_pde: page table page for a wired mapping"
2560                     " is missing"));
2561
2562                 /*
2563                  * Invalidate the 2- or 4MB page mapping and return
2564                  * "failure" if the mapping was never accessed or the
2565                  * allocation of the new page table page fails.
2566                  */
2567                 if ((oldpde & PG_A) == 0 || (mpte = vm_page_alloc(NULL,
2568                     va >> PDRSHIFT, VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_NORMAL |
2569                     VM_ALLOC_WIRED)) == NULL) {
2570                         SLIST_INIT(&free);
2571                         pmap_remove_pde(pmap, pde, trunc_4mpage(va), &free);
2572                         pmap_invalidate_page(pmap, trunc_4mpage(va));
2573                         pmap_free_zero_pages(&free);
2574                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: failure for va %#x"
2575                             " in pmap %p", va, pmap);
2576                         return (FALSE);
2577                 }
2578                 if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
2579                         pmap->pm_stats.resident_count++;
2580         }
2581         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2582
2583         /*
2584          * If the page mapping is in the kernel's address space, then the
2585          * KPTmap can provide access to the page table page.  Otherwise,
2586          * temporarily map the page table page (mpte) into the kernel's
2587          * address space at either PADDR1 or PADDR2. 
2588          */
2589         if (va >= KERNBASE)
2590                 firstpte = &KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))];
2591         else if (curthread->td_pinned > 0 && rw_wowned(&pvh_global_lock)) {
2592                 if ((*PMAP1 & PG_FRAME) != mptepa) {
2593                         *PMAP1 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2594 #ifdef SMP
2595                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2596 #endif
2597                         invlcaddr(PADDR1);
2598                         PMAP1changed++;
2599                 } else
2600 #ifdef SMP
2601                 if (PMAP1cpu != PCPU_GET(cpuid)) {
2602                         PMAP1cpu = PCPU_GET(cpuid);
2603                         invlcaddr(PADDR1);
2604                         PMAP1changedcpu++;
2605                 } else
2606 #endif
2607                         PMAP1unchanged++;
2608                 firstpte = PADDR1;
2609         } else {
2610                 mtx_lock(&PMAP2mutex);
2611                 if ((*PMAP2 & PG_FRAME) != mptepa) {
2612                         *PMAP2 = mptepa | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
2613                         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, (vm_offset_t)PADDR2);
2614                 }
2615                 firstpte = PADDR2;
2616         }
2617         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | (oldpde & PG_U) | PG_RW | PG_V;
2618         KASSERT((oldpde & PG_A) != 0,
2619             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_A"));
2620         KASSERT((oldpde & (PG_M | PG_RW)) != PG_RW,
2621             ("pmap_demote_pde: oldpde is missing PG_M"));
2622         newpte = oldpde & ~PG_PS;
2623         if ((newpte & PG_PDE_PAT) != 0)
2624                 newpte ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
2625
2626         /*
2627          * If the page table page is new, initialize it.
2628          */
2629         if (mpte->wire_count == 1) {
2630                 mpte->wire_count = NPTEPG;
2631                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2632         }
2633         KASSERT((*firstpte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME),
2634             ("pmap_demote_pde: firstpte and newpte map different physical"
2635             " addresses"));
2636
2637         /*
2638          * If the mapping has changed attributes, update the page table
2639          * entries.
2640          */ 
2641         if ((*firstpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpte & PG_PTE_PROMOTE))
2642                 pmap_fill_ptp(firstpte, newpte);
2643         
2644         /*
2645          * Demote the mapping.  This pmap is locked.  The old PDE has
2646          * PG_A set.  If the old PDE has PG_RW set, it also has PG_M
2647          * set.  Thus, there is no danger of a race with another
2648          * processor changing the setting of PG_A and/or PG_M between
2649          * the read above and the store below. 
2650          */
2651         if (workaround_erratum383)
2652                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2653         else if (pmap == kernel_pmap)
2654                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2655         else
2656                 pde_store(pde, newpde); 
2657         if (firstpte == PADDR2)
2658                 mtx_unlock(&PMAP2mutex);
2659
2660         /*
2661          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2662          */
2663         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2664
2665         /*
2666          * Demote the pv entry.  This depends on the earlier demotion
2667          * of the mapping.  Specifically, the (re)creation of a per-
2668          * page pv entry might trigger the execution of pmap_collect(),
2669          * which might reclaim a newly (re)created per-page pv entry
2670          * and destroy the associated mapping.  In order to destroy
2671          * the mapping, the PDE must have already changed from mapping
2672          * the 2mpage to referencing the page table page.
2673          */
2674         if ((oldpde & PG_MANAGED) != 0)
2675                 pmap_pv_demote_pde(pmap, va, oldpde & PG_PS_FRAME);
2676
2677         pmap_pde_demotions++;
2678         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_demote_pde: success for va %#x"
2679             " in pmap %p", va, pmap);
2680         return (TRUE);
2681 }
2682
2683 /*
2684  * Removes a 2- or 4MB page mapping from the kernel pmap.
2685  */
2686 static void
2687 pmap_remove_kernel_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
2688 {
2689         pd_entry_t newpde;
2690         vm_paddr_t mptepa;
2691         vm_page_t mpte;
2692
2693         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2694         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, va);
2695         if (mpte == NULL)
2696                 panic("pmap_remove_kernel_pde: Missing pt page.");
2697
2698         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2699         mptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(mpte);
2700         newpde = mptepa | PG_M | PG_A | PG_RW | PG_V;
2701
2702         /*
2703          * Initialize the page table page.
2704          */
2705         pagezero((void *)&KPTmap[i386_btop(trunc_4mpage(va))]);
2706
2707         /*
2708          * Remove the mapping.
2709          */
2710         if (workaround_erratum383)
2711                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, newpde);
2712         else 
2713                 pmap_kenter_pde(va, newpde);
2714
2715         /*
2716          * Invalidate the recursive mapping of the page table page.
2717          */
2718         pmap_invalidate_page(pmap, (vm_offset_t)vtopte(va));
2719 }
2720
2721 /*
2722  * pmap_remove_pde: do the things to unmap a superpage in a process
2723  */
2724 static void
2725 pmap_remove_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pdq, vm_offset_t sva,
2726     struct spglist *free)
2727 {
2728         struct md_page *pvh;
2729         pd_entry_t oldpde;
2730         vm_offset_t eva, va;
2731         vm_page_t m, mpte;
2732
2733         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2734         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
2735             ("pmap_remove_pde: sva is not 4mpage aligned"));
2736         oldpde = pte_load_clear(pdq);
2737         if (oldpde & PG_W)
2738                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2739
2740         /*
2741          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2742          * PG_G.
2743          */
2744         if (oldpde & PG_G)
2745                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, sva);
2746         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2747         if (oldpde & PG_MANAGED) {
2748                 pvh = pa_to_pvh(oldpde & PG_PS_FRAME);
2749                 pmap_pvh_free(pvh, pmap, sva);
2750                 eva = sva + NBPDR;
2751                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
2752                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++) {
2753                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2754                                 vm_page_dirty(m);
2755                         if (oldpde & PG_A)
2756                                 vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2757                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
2758                             TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
2759                                 vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
2760                 }
2761         }
2762         if (pmap == kernel_pmap) {
2763                 pmap_remove_kernel_pde(pmap, pdq, sva);
2764         } else {
2765                 mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, sva);
2766                 if (mpte != NULL) {
2767                         pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
2768                         pmap->pm_stats.resident_count--;
2769                         KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
2770                             ("pmap_remove_pde: pte page wire count error"));
2771                         mpte->wire_count = 0;
2772                         pmap_add_delayed_free_list(mpte, free, FALSE);
2773                         atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
2774                 }
2775         }
2776 }
2777
2778 /*
2779  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2780  */
2781 static int
2782 pmap_remove_pte(pmap_t pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2783     struct spglist *free)
2784 {
2785         pt_entry_t oldpte;
2786         vm_page_t m;
2787
2788         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2789         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2790         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2791         KASSERT(oldpte != 0,
2792             ("pmap_remove_pte: pmap %p va %x zero pte", pmap, va));
2793         if (oldpte & PG_W)
2794                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2795         /*
2796          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2797          * PG_G.
2798          */
2799         if (oldpte & PG_G)
2800                 pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
2801         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
2802         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2803                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte & PG_FRAME);
2804                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
2805                         vm_page_dirty(m);
2806                 if (oldpte & PG_A)
2807                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
2808                 pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2809         }
2810         return (pmap_unuse_pt(pmap, va, free));
2811 }
2812
2813 /*
2814  * Remove a single page from a process address space
2815  */
2816 static void
2817 pmap_remove_page(pmap_t pmap, vm_offset_t va, struct spglist *free)
2818 {
2819         pt_entry_t *pte;
2820
2821         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
2822         KASSERT(curthread->td_pinned > 0, ("curthread not pinned"));
2823         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
2824         if ((pte = pmap_pte_quick(pmap, va)) == NULL || *pte == 0)
2825                 return;
2826         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, free);
2827         pmap_invalidate_page(pmap, va);
2828 }
2829
2830 /*
2831  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2832  *
2833  *      It is assumed that the start and end are properly
2834  *      rounded to the page size.
2835  */
2836 void
2837 pmap_remove(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2838 {
2839         vm_offset_t pdnxt;
2840         pd_entry_t ptpaddr;
2841         pt_entry_t *pte;
2842         struct spglist free;
2843         int anyvalid;
2844
2845         /*
2846          * Perform an unsynchronized read.  This is, however, safe.
2847          */
2848         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2849                 return;
2850
2851         anyvalid = 0;
2852         SLIST_INIT(&free);
2853
2854         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2855         sched_pin();
2856         PMAP_LOCK(pmap);
2857
2858         /*
2859          * special handling of removing one page.  a very
2860          * common operation and easy to short circuit some
2861          * code.
2862          */
2863         if ((sva + PAGE_SIZE == eva) && 
2864             ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
2865                 pmap_remove_page(pmap, sva, &free);
2866                 goto out;
2867         }
2868
2869         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
2870                 u_int pdirindex;
2871
2872                 /*
2873                  * Calculate index for next page table.
2874                  */
2875                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2876                 if (pdnxt < sva)
2877                         pdnxt = eva;
2878                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
2879                         break;
2880
2881                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
2882                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
2883
2884                 /*
2885                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2886                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2887                  */
2888                 if (ptpaddr == 0)
2889                         continue;
2890
2891                 /*
2892                  * Check for large page.
2893                  */
2894                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2895                         /*
2896                          * Are we removing the entire large page?  If not,
2897                          * demote the mapping and fall through.
2898                          */
2899                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
2900                                 /*
2901                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
2902                                  * invalidated by pmap_remove_pde().
2903                                  */
2904                                 if ((ptpaddr & PG_G) == 0)
2905                                         anyvalid = 1;
2906                                 pmap_remove_pde(pmap,
2907                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, &free);
2908                                 continue;
2909                         } else if (!pmap_demote_pde(pmap,
2910                             &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
2911                                 /* The large page mapping was destroyed. */
2912                                 continue;
2913                         }
2914                 }
2915
2916                 /*
2917                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2918                  * by the current page table page, or to the end of the
2919                  * range being removed.
2920                  */
2921                 if (pdnxt > eva)
2922                         pdnxt = eva;
2923
2924                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
2925                     sva += PAGE_SIZE) {
2926                         if (*pte == 0)
2927                                 continue;
2928
2929                         /*
2930                          * The TLB entry for a PG_G mapping is invalidated
2931                          * by pmap_remove_pte().
2932                          */
2933                         if ((*pte & PG_G) == 0)
2934                                 anyvalid = 1;
2935                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &free))
2936                                 break;
2937                 }
2938         }
2939 out:
2940         sched_unpin();
2941         if (anyvalid)
2942                 pmap_invalidate_all(pmap);
2943         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
2944         PMAP_UNLOCK(pmap);
2945         pmap_free_zero_pages(&free);
2946 }
2947
2948 /*
2949  *      Routine:        pmap_remove_all
2950  *      Function:
2951  *              Removes this physical page from
2952  *              all physical maps in which it resides.
2953  *              Reflects back modify bits to the pager.
2954  *
2955  *      Notes:
2956  *              Original versions of this routine were very
2957  *              inefficient because they iteratively called
2958  *              pmap_remove (slow...)
2959  */
2960
2961 void
2962 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2963 {
2964         struct md_page *pvh;
2965         pv_entry_t pv;
2966         pmap_t pmap;
2967         pt_entry_t *pte, tpte;
2968         pd_entry_t *pde;
2969         vm_offset_t va;
2970         struct spglist free;
2971
2972         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
2973             ("pmap_remove_all: page %p is not managed", m));
2974         SLIST_INIT(&free);
2975         rw_wlock(&pvh_global_lock);
2976         sched_pin();
2977         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
2978                 goto small_mappings;
2979         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2980         while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != NULL) {
2981                 va = pv->pv_va;
2982                 pmap = PV_PMAP(pv);
2983                 PMAP_LOCK(pmap);
2984                 pde = pmap_pde(pmap, va);
2985                 (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
2986                 PMAP_UNLOCK(pmap);
2987         }
2988 small_mappings:
2989         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2990                 pmap = PV_PMAP(pv);
2991                 PMAP_LOCK(pmap);
2992                 pmap->pm_stats.resident_count--;
2993                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
2994                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_remove_all: found"
2995                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
2996                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2997                 tpte = pte_load_clear(pte);
2998                 KASSERT(tpte != 0, ("pmap_remove_all: pmap %p va %x zero pte",
2999                     pmap, pv->pv_va));
3000                 if (tpte & PG_W)
3001                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3002                 if (tpte & PG_A)
3003                         vm_page_aflag_set(m, PGA_REFERENCED);
3004
3005                 /*
3006                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3007                  */
3008                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3009                         vm_page_dirty(m);
3010                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
3011                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
3012                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3013                 free_pv_entry(pmap, pv);
3014                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3015         }
3016         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
3017         sched_unpin();
3018         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3019         pmap_free_zero_pages(&free);
3020 }
3021
3022 /*
3023  * pmap_protect_pde: do the things to protect a 4mpage in a process
3024  */
3025 static boolean_t
3026 pmap_protect_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t sva, vm_prot_t prot)
3027 {
3028         pd_entry_t newpde, oldpde;
3029         vm_offset_t eva, va;
3030         vm_page_t m;
3031         boolean_t anychanged;
3032
3033         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3034         KASSERT((sva & PDRMASK) == 0,
3035             ("pmap_protect_pde: sva is not 4mpage aligned"));
3036         anychanged = FALSE;
3037 retry:
3038         oldpde = newpde = *pde;
3039         if (oldpde & PG_MANAGED) {
3040                 eva = sva + NBPDR;
3041                 for (va = sva, m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpde & PG_PS_FRAME);
3042                     va < eva; va += PAGE_SIZE, m++)
3043                         if ((oldpde & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
3044                                 vm_page_dirty(m);
3045         }
3046         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3047                 newpde &= ~(PG_RW | PG_M);
3048 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3049         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3050                 newpde |= pg_nx;
3051 #endif
3052         if (newpde != oldpde) {
3053                 if (!pde_cmpset(pde, oldpde, newpde))
3054                         goto retry;
3055                 if (oldpde & PG_G)
3056                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3057                 else
3058                         anychanged = TRUE;
3059         }
3060         return (anychanged);
3061 }
3062
3063 /*
3064  *      Set the physical protection on the
3065  *      specified range of this map as requested.
3066  */
3067 void
3068 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3069 {
3070         vm_offset_t pdnxt;
3071         pd_entry_t ptpaddr;
3072         pt_entry_t *pte;
3073         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
3074
3075         KASSERT((prot & ~VM_PROT_ALL) == 0, ("invalid prot %x", prot));
3076         if (prot == VM_PROT_NONE) {
3077                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3078                 return;
3079         }
3080
3081 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3082         if ((prot & (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)) ==
3083             (VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE))
3084                 return;
3085 #else
3086         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3087                 return;
3088 #endif
3089
3090         if (pmap_is_current(pmap))
3091                 pv_lists_locked = FALSE;
3092         else {
3093                 pv_lists_locked = TRUE;
3094 resume:
3095                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3096                 sched_pin();
3097         }
3098         anychanged = FALSE;
3099
3100         PMAP_LOCK(pmap);
3101         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3102                 pt_entry_t obits, pbits;
3103                 u_int pdirindex;
3104
3105                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3106                 if (pdnxt < sva)
3107                         pdnxt = eva;
3108
3109                 pdirindex = sva >> PDRSHIFT;
3110                 ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex];
3111
3112                 /*
3113                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3114                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3115                  */
3116                 if (ptpaddr == 0)
3117                         continue;
3118
3119                 /*
3120                  * Check for large page.
3121                  */
3122                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
3123                         /*
3124                          * Are we protecting the entire large page?  If not,
3125                          * demote the mapping and fall through.
3126                          */
3127                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3128                                 /*
3129                                  * The TLB entry for a PG_G mapping is
3130                                  * invalidated by pmap_protect_pde().
3131                                  */
3132                                 if (pmap_protect_pde(pmap,
3133                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva, prot))
3134                                         anychanged = TRUE;
3135                                 continue;
3136                         } else {
3137                                 if (!pv_lists_locked) {
3138                                         pv_lists_locked = TRUE;
3139                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3140                                                 if (anychanged)
3141                                                         pmap_invalidate_all(
3142                                                             pmap);
3143                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3144                                                 goto resume;
3145                                         }
3146                                         sched_pin();
3147                                 }
3148                                 if (!pmap_demote_pde(pmap,
3149                                     &pmap->pm_pdir[pdirindex], sva)) {
3150                                         /*
3151                                          * The large page mapping was
3152                                          * destroyed.
3153                                          */
3154                                         continue;
3155                                 }
3156                         }
3157                 }
3158
3159                 if (pdnxt > eva)
3160                         pdnxt = eva;
3161
3162                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3163                     sva += PAGE_SIZE) {
3164                         vm_page_t m;
3165
3166 retry:
3167                         /*
3168                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits in
3169                          * size, PG_RW, PG_A, and PG_M are among the least
3170                          * significant 32 bits.
3171                          */
3172                         obits = pbits = *pte;
3173                         if ((pbits & PG_V) == 0)
3174                                 continue;
3175
3176                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3177                                 if ((pbits & (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) ==
3178                                     (PG_MANAGED | PG_M | PG_RW)) {
3179                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3180                                         vm_page_dirty(m);
3181                                 }
3182                                 pbits &= ~(PG_RW | PG_M);
3183                         }
3184 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3185                         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3186                                 pbits |= pg_nx;
3187 #endif
3188
3189                         if (pbits != obits) {
3190 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3191                                 if (!atomic_cmpset_64(pte, obits, pbits))
3192                                         goto retry;
3193 #else
3194                                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, obits,
3195                                     pbits))
3196                                         goto retry;
3197 #endif
3198                                 if (obits & PG_G)
3199                                         pmap_invalidate_page(pmap, sva);
3200                                 else
3201                                         anychanged = TRUE;
3202                         }
3203                 }
3204         }
3205         if (anychanged)
3206                 pmap_invalidate_all(pmap);
3207         if (pv_lists_locked) {
3208                 sched_unpin();
3209                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3210         }
3211         PMAP_UNLOCK(pmap);
3212 }
3213
3214 /*
3215  * Tries to promote the 512 or 1024, contiguous 4KB page mappings that are
3216  * within a single page table page (PTP) to a single 2- or 4MB page mapping.
3217  * For promotion to occur, two conditions must be met: (1) the 4KB page
3218  * mappings must map aligned, contiguous physical memory and (2) the 4KB page
3219  * mappings must have identical characteristics.
3220  *
3221  * Managed (PG_MANAGED) mappings within the kernel address space are not
3222  * promoted.  The reason is that kernel PDEs are replicated in each pmap but
3223  * pmap_clear_ptes() and pmap_ts_referenced() only read the PDE from the kernel
3224  * pmap.
3225  */
3226 static void
3227 pmap_promote_pde(pmap_t pmap, pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
3228 {
3229         pd_entry_t newpde;
3230         pt_entry_t *firstpte, oldpte, pa, *pte;
3231         vm_offset_t oldpteva;
3232         vm_page_t mpte;
3233
3234         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3235
3236         /*
3237          * Examine the first PTE in the specified PTP.  Abort if this PTE is
3238          * either invalid, unused, or does not map the first 4KB physical page
3239          * within a 2- or 4MB page.
3240          */
3241         firstpte = pmap_pte_quick(pmap, trunc_4mpage(va));
3242 setpde:
3243         newpde = *firstpte;
3244         if ((newpde & ((PG_FRAME & PDRMASK) | PG_A | PG_V)) != (PG_A | PG_V)) {
3245                 pmap_pde_p_failures++;
3246                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3247                     " in pmap %p", va, pmap);
3248                 return;
3249         }
3250         if ((*firstpte & PG_MANAGED) != 0 && pmap == kernel_pmap) {
3251                 pmap_pde_p_failures++;
3252                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3253                     " in pmap %p", va, pmap);
3254                 return;
3255         }
3256         if ((newpde & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3257                 /*
3258                  * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared without
3259                  * a TLB invalidation.
3260                  */
3261                 if (!atomic_cmpset_int((u_int *)firstpte, newpde, newpde &
3262                     ~PG_RW))  
3263                         goto setpde;
3264                 newpde &= ~PG_RW;
3265         }
3266
3267         /* 
3268          * Examine each of the other PTEs in the specified PTP.  Abort if this
3269          * PTE maps an unexpected 4KB physical page or does not have identical
3270          * characteristics to the first PTE.
3271          */
3272         pa = (newpde & (PG_PS_FRAME | PG_A | PG_V)) + NBPDR - PAGE_SIZE;
3273         for (pte = firstpte + NPTEPG - 1; pte > firstpte; pte--) {
3274 setpte:
3275                 oldpte = *pte;
3276                 if ((oldpte & (PG_FRAME | PG_A | PG_V)) != pa) {
3277                         pmap_pde_p_failures++;
3278                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3279                             " in pmap %p", va, pmap);
3280                         return;
3281                 }
3282                 if ((oldpte & (PG_M | PG_RW)) == PG_RW) {
3283                         /*
3284                          * When PG_M is already clear, PG_RW can be cleared
3285                          * without a TLB invalidation.
3286                          */
3287                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
3288                             oldpte & ~PG_RW))
3289                                 goto setpte;
3290                         oldpte &= ~PG_RW;
3291                         oldpteva = (oldpte & PG_FRAME & PDRMASK) |
3292                             (va & ~PDRMASK);
3293                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: protect for va %#x"
3294                             " in pmap %p", oldpteva, pmap);
3295                 }
3296                 if ((oldpte & PG_PTE_PROMOTE) != (newpde & PG_PTE_PROMOTE)) {
3297                         pmap_pde_p_failures++;
3298                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: failure for va %#x"
3299                             " in pmap %p", va, pmap);
3300                         return;
3301                 }
3302                 pa -= PAGE_SIZE;
3303         }
3304
3305         /*
3306          * Save the page table page in its current state until the PDE
3307          * mapping the superpage is demoted by pmap_demote_pde() or
3308          * destroyed by pmap_remove_pde(). 
3309          */
3310         mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(*pde & PG_FRAME);
3311         KASSERT(mpte >= vm_page_array &&
3312             mpte < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3313             ("pmap_promote_pde: page table page is out of range"));
3314         KASSERT(mpte->pindex == va >> PDRSHIFT,
3315             ("pmap_promote_pde: page table page's pindex is wrong"));
3316         if (pmap_insert_pt_page(pmap, mpte)) {
3317                 pmap_pde_p_failures++;
3318                 CTR2(KTR_PMAP,
3319                     "pmap_promote_pde: failure for va %#x in pmap %p", va,
3320                     pmap);
3321                 return;
3322         }
3323
3324         /*
3325          * Promote the pv entries.
3326          */
3327         if ((newpde & PG_MANAGED) != 0)
3328                 pmap_pv_promote_pde(pmap, va, newpde & PG_PS_FRAME);
3329
3330         /*
3331          * Propagate the PAT index to its proper position.
3332          */
3333         if ((newpde & PG_PTE_PAT) != 0)
3334                 newpde ^= PG_PDE_PAT | PG_PTE_PAT;
3335
3336         /*
3337          * Map the superpage.
3338          */
3339         if (workaround_erratum383)
3340                 pmap_update_pde(pmap, va, pde, PG_PS | newpde);
3341         else if (pmap == kernel_pmap)
3342                 pmap_kenter_pde(va, PG_PS | newpde);
3343         else
3344                 pde_store(pde, PG_PS | newpde);
3345
3346         pmap_pde_promotions++;
3347         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_promote_pde: success for va %#x"
3348             " in pmap %p", va, pmap);
3349 }
3350
3351 /*
3352  *      Insert the given physical page (p) at
3353  *      the specified virtual address (v) in the
3354  *      target physical map with the protection requested.
3355  *
3356  *      If specified, the page will be wired down, meaning
3357  *      that the related pte can not be reclaimed.
3358  *
3359  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
3360  *      or lose information.  That is, this routine must actually
3361  *      insert this page into the given map NOW.
3362  */
3363 int
3364 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3365     u_int flags, int8_t psind)
3366 {
3367         pd_entry_t *pde;
3368         pt_entry_t *pte;
3369         pt_entry_t newpte, origpte;
3370         pv_entry_t pv;
3371         vm_paddr_t opa, pa;
3372         vm_page_t mpte, om;
3373         boolean_t invlva, wired;
3374
3375         va = trunc_page(va);
3376         mpte = NULL;
3377         wired = (flags & PMAP_ENTER_WIRED) != 0;
3378
3379         KASSERT(va <= VM_MAX_KERNEL_ADDRESS, ("pmap_enter: toobig"));
3380         KASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS || va >= UPT_MAX_ADDRESS,
3381             ("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)",
3382             va));
3383         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 && !vm_page_xbusied(m))
3384                 VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m->object);
3385
3386         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3387         PMAP_LOCK(pmap);
3388         sched_pin();
3389
3390         /*
3391          * In the case that a page table page is not
3392          * resident, we are creating it here.
3393          */
3394         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3395                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va, flags);
3396                 if (mpte == NULL) {
3397                         KASSERT((flags & PMAP_ENTER_NOSLEEP) != 0,
3398                             ("pmap_allocpte failed with sleep allowed"));
3399                         sched_unpin();
3400                         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3401                         PMAP_UNLOCK(pmap);
3402                         return (KERN_RESOURCE_SHORTAGE);
3403                 }
3404         }
3405
3406         pde = pmap_pde(pmap, va);
3407         if ((*pde & PG_PS) != 0)
3408                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
3409         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
3410
3411         /*
3412          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
3413          */
3414         if (pte == NULL) {
3415                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%#jx, va=%#x",
3416                         (uintmax_t)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
3417         }
3418
3419         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3420         om = NULL;
3421         origpte = *pte;
3422         opa = origpte & PG_FRAME;
3423
3424         /*
3425          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
3426          */
3427         if (origpte && (opa == pa)) {
3428                 /*
3429                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
3430                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
3431                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
3432                  * the PT page will be also.
3433                  */
3434                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
3435                         pmap->pm_stats.wired_count++;
3436                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
3437                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3438
3439                 /*
3440                  * Remove extra pte reference
3441                  */
3442                 if (mpte)
3443                         mpte->wire_count--;
3444
3445                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3446                         om = m;
3447                         pa |= PG_MANAGED;
3448                 }
3449                 goto validate;
3450         } 
3451
3452         pv = NULL;
3453
3454         /*
3455          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
3456          * handle validating new mapping.
3457          */
3458         if (opa) {
3459                 if (origpte & PG_W)
3460                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3461                 if (origpte & PG_MANAGED) {
3462                         om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
3463                         pv = pmap_pvh_remove(&om->md, pmap, va);
3464                 }
3465                 if (mpte != NULL) {
3466                         mpte->wire_count--;
3467                         KASSERT(mpte->wire_count > 0,
3468                             ("pmap_enter: missing reference to page table page,"
3469                              " va: 0x%x", va));
3470                 }
3471         } else
3472                 pmap->pm_stats.resident_count++;
3473
3474         /*
3475          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3476          */
3477         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3478                 KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva,
3479                     ("pmap_enter: managed mapping within the clean submap"));
3480                 if (pv == NULL)
3481                         pv = get_pv_entry(pmap, FALSE);
3482                 pv->pv_va = va;
3483                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
3484                 pa |= PG_MANAGED;
3485         } else if (pv != NULL)
3486                 free_pv_entry(pmap, pv);
3487
3488         /*
3489          * Increment counters
3490          */
3491         if (wired)
3492                 pmap->pm_stats.wired_count++;
3493
3494 validate:
3495         /*
3496          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
3497          */
3498         newpte = (pt_entry_t)(pa | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0) | PG_V);
3499         if ((prot & VM_PROT_WRITE) != 0) {
3500                 newpte |= PG_RW;
3501                 if ((newpte & PG_MANAGED) != 0)
3502                         vm_page_aflag_set(m, PGA_WRITEABLE);
3503         }
3504 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3505         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3506                 newpte |= pg_nx;
3507 #endif
3508         if (wired)
3509                 newpte |= PG_W;
3510         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3511                 newpte |= PG_U;
3512         if (pmap == kernel_pmap)
3513                 newpte |= pgeflag;
3514
3515         /*
3516          * if the mapping or permission bits are different, we need
3517          * to update the pte.
3518          */
3519         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
3520                 newpte |= PG_A;
3521                 if ((flags & VM_PROT_WRITE) != 0)
3522                         newpte |= PG_M;
3523                 if (origpte & PG_V) {
3524                         invlva = FALSE;
3525                         origpte = pte_load_store(pte, newpte);
3526                         if (origpte & PG_A) {
3527                                 if (origpte & PG_MANAGED)
3528                                         vm_page_aflag_set(om, PGA_REFERENCED);
3529                                 if (opa != VM_PAGE_TO_PHYS(m))
3530                                         invlva = TRUE;
3531 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3532                                 if ((origpte & PG_NX) == 0 &&
3533                                     (newpte & PG_NX) != 0)
3534                                         invlva = TRUE;
3535 #endif
3536                         }
3537                         if ((origpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
3538                                 if ((origpte & PG_MANAGED) != 0)
3539                                         vm_page_dirty(om);
3540                                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0)
3541                                         invlva = TRUE;
3542                         }
3543                         if ((origpte & PG_MANAGED) != 0 &&
3544                             TAILQ_EMPTY(&om->md.pv_list) &&
3545                             ((om->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
3546                             TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(opa)->pv_list)))
3547                                 vm_page_aflag_clear(om, PGA_WRITEABLE);
3548                         if (invlva)
3549                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3550                 } else
3551                         pte_store(pte, newpte);
3552         }
3553
3554         /*
3555          * If both the page table page and the reservation are fully
3556          * populated, then attempt promotion.
3557          */
3558         if ((mpte == NULL || mpte->wire_count == NPTEPG) &&
3559             pg_ps_enabled && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
3560             vm_reserv_level_iffullpop(m) == 0)
3561                 pmap_promote_pde(pmap, pde, va);
3562
3563         sched_unpin();
3564         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3565         PMAP_UNLOCK(pmap);
3566         return (KERN_SUCCESS);
3567 }
3568
3569 /*
3570  * Tries to create a 2- or 4MB page mapping.  Returns TRUE if successful and
3571  * FALSE otherwise.  Fails if (1) a page table page cannot be allocated without
3572  * blocking, (2) a mapping already exists at the specified virtual address, or
3573  * (3) a pv entry cannot be allocated without reclaiming another pv entry. 
3574  */
3575 static boolean_t
3576 pmap_enter_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3577 {
3578         pd_entry_t *pde, newpde;
3579
3580         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3581         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3582         pde = pmap_pde(pmap, va);
3583         if (*pde != 0) {
3584                 CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3585                     " in pmap %p", va, pmap);
3586                 return (FALSE);
3587         }
3588         newpde = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 1) |
3589             PG_PS | PG_V;
3590         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0) {
3591                 newpde |= PG_MANAGED;
3592
3593                 /*
3594                  * Abort this mapping if its PV entry could not be created.
3595                  */
3596                 if (!pmap_pv_insert_pde(pmap, va, VM_PAGE_TO_PHYS(m))) {
3597                         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: failure for va %#lx"
3598                             " in pmap %p", va, pmap);
3599                         return (FALSE);
3600                 }
3601         }
3602 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3603         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3604                 newpde |= pg_nx;
3605 #endif
3606         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS)
3607                 newpde |= PG_U;
3608
3609         /*
3610          * Increment counters.
3611          */
3612         pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3613
3614         /*
3615          * Map the superpage.
3616          */
3617         pde_store(pde, newpde);
3618
3619         pmap_pde_mappings++;
3620         CTR2(KTR_PMAP, "pmap_enter_pde: success for va %#lx"
3621             " in pmap %p", va, pmap);
3622         return (TRUE);
3623 }
3624
3625 /*
3626  * Maps a sequence of resident pages belonging to the same object.
3627  * The sequence begins with the given page m_start.  This page is
3628  * mapped at the given virtual address start.  Each subsequent page is
3629  * mapped at a virtual address that is offset from start by the same
3630  * amount as the page is offset from m_start within the object.  The
3631  * last page in the sequence is the page with the largest offset from
3632  * m_start that can be mapped at a virtual address less than the given
3633  * virtual address end.  Not every virtual page between start and end
3634  * is mapped; only those for which a resident page exists with the
3635  * corresponding offset from m_start are mapped.
3636  */
3637 void
3638 pmap_enter_object(pmap_t pmap, vm_offset_t start, vm_offset_t end,
3639     vm_page_t m_start, vm_prot_t prot)
3640 {
3641         vm_offset_t va;
3642         vm_page_t m, mpte;
3643         vm_pindex_t diff, psize;
3644
3645         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(m_start->object);
3646
3647         psize = atop(end - start);
3648         mpte = NULL;
3649         m = m_start;
3650         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3651         PMAP_LOCK(pmap);
3652         while (m != NULL && (diff = m->pindex - m_start->pindex) < psize) {
3653                 va = start + ptoa(diff);
3654                 if ((va & PDRMASK) == 0 && va + NBPDR <= end &&
3655                     m->psind == 1 && pg_ps_enabled &&
3656                     pmap_enter_pde(pmap, va, m, prot))
3657                         m = &m[NBPDR / PAGE_SIZE - 1];
3658                 else
3659                         mpte = pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot,
3660                             mpte);
3661                 m = TAILQ_NEXT(m, listq);
3662         }
3663         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3664         PMAP_UNLOCK(pmap);
3665 }
3666
3667 /*
3668  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
3669  * 1. Current pmap & pmap exists.
3670  * 2. Not wired.
3671  * 3. Read access.
3672  * 4. No page table pages.
3673  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
3674  */
3675
3676 void
3677 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3678 {
3679
3680         rw_wlock(&pvh_global_lock);
3681         PMAP_LOCK(pmap);
3682         (void)pmap_enter_quick_locked(pmap, va, m, prot, NULL);
3683         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3684         PMAP_UNLOCK(pmap);
3685 }
3686
3687 static vm_page_t
3688 pmap_enter_quick_locked(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
3689     vm_prot_t prot, vm_page_t mpte)
3690 {
3691         pt_entry_t *pte;
3692         vm_paddr_t pa;
3693         struct spglist free;
3694
3695         KASSERT(va < kmi.clean_sva || va >= kmi.clean_eva ||
3696             (m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0,
3697             ("pmap_enter_quick_locked: managed mapping within the clean submap"));
3698         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
3699         PMAP_LOCK_ASSERT(pmap, MA_OWNED);
3700
3701         /*
3702          * In the case that a page table page is not
3703          * resident, we are creating it here.
3704          */
3705         if (va < VM_MAXUSER_ADDRESS) {
3706                 u_int ptepindex;
3707                 pd_entry_t ptepa;
3708
3709                 /*
3710                  * Calculate pagetable page index
3711                  */
3712                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
3713                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
3714                         mpte->wire_count++;
3715                 } else {
3716                         /*
3717                          * Get the page directory entry
3718                          */
3719                         ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex];
3720
3721                         /*
3722                          * If the page table page is mapped, we just increment
3723                          * the hold count, and activate it.
3724                          */
3725                         if (ptepa) {
3726                                 if (ptepa & PG_PS)
3727                                         return (NULL);
3728                                 mpte = PHYS_TO_VM_PAGE(ptepa & PG_FRAME);
3729                                 mpte->wire_count++;
3730                         } else {
3731                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex,
3732                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
3733                                 if (mpte == NULL)
3734                                         return (mpte);
3735                         }
3736                 }
3737         } else {
3738                 mpte = NULL;
3739         }
3740
3741         /*
3742          * This call to vtopte makes the assumption that we are
3743          * entering the page into the current pmap.  In order to support
3744          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
3745          * But that isn't as quick as vtopte.
3746          */
3747         pte = vtopte(va);
3748         if (*pte) {
3749                 if (mpte != NULL) {
3750                         mpte->wire_count--;
3751                         mpte = NULL;
3752                 }
3753                 return (mpte);
3754         }
3755
3756         /*
3757          * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3758          */
3759         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0 &&
3760             !pmap_try_insert_pv_entry(pmap, va, m)) {
3761                 if (mpte != NULL) {
3762                         SLIST_INIT(&free);
3763                         if (pmap_unwire_ptp(pmap, mpte, &free)) {
3764                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
3765                                 pmap_free_zero_pages(&free);
3766                         }
3767                         
3768                         mpte = NULL;
3769                 }
3770                 return (mpte);
3771         }
3772
3773         /*
3774          * Increment counters
3775          */
3776         pmap->pm_stats.resident_count++;
3777
3778         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
3779 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
3780         if ((prot & VM_PROT_EXECUTE) == 0)
3781                 pa |= pg_nx;
3782 #endif
3783
3784         /*
3785          * Now validate mapping with RO protection
3786          */
3787         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
3788                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U);
3789         else
3790                 pte_store(pte, pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED);
3791         return (mpte);
3792 }
3793
3794 /*
3795  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3796  * to be used for panic dumps.
3797  */
3798 void *
3799 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
3800 {
3801         vm_offset_t va;
3802
3803         va = (vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE);
3804         pmap_kenter(va, pa);
3805         invlpg(va);
3806         return ((void *)crashdumpmap);
3807 }
3808
3809 /*
3810  * This code maps large physical mmap regions into the
3811  * processor address space.  Note that some shortcuts
3812  * are taken, but the code works.
3813  */
3814 void
3815 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
3816     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size)
3817 {
3818         pd_entry_t *pde;
3819         vm_paddr_t pa, ptepa;
3820         vm_page_t p;
3821         int pat_mode;
3822
3823         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(object);
3824         KASSERT(object->type == OBJT_DEVICE || object->type == OBJT_SG,
3825             ("pmap_object_init_pt: non-device object"));
3826         if (pseflag && 
3827             (addr & (NBPDR - 1)) == 0 && (size & (NBPDR - 1)) == 0) {
3828                 if (!vm_object_populate(object, pindex, pindex + atop(size)))
3829                         return;
3830                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
3831                 KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3832                     ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3833                 pat_mode = p->md.pat_mode;
3834
3835                 /*
3836                  * Abort the mapping if the first page is not physically
3837                  * aligned to a 2/4MB page boundary.
3838                  */
3839                 ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(p);
3840                 if (ptepa & (NBPDR - 1))
3841                         return;
3842
3843                 /*
3844                  * Skip the first page.  Abort the mapping if the rest of
3845                  * the pages are not physically contiguous or have differing
3846                  * memory attributes.
3847                  */
3848                 p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3849                 for (pa = ptepa + PAGE_SIZE; pa < ptepa + size;
3850                     pa += PAGE_SIZE) {
3851                         KASSERT(p->valid == VM_PAGE_BITS_ALL,
3852                             ("pmap_object_init_pt: invalid page %p", p));
3853                         if (pa != VM_PAGE_TO_PHYS(p) ||
3854                             pat_mode != p->md.pat_mode)
3855                                 return;
3856                         p = TAILQ_NEXT(p, listq);
3857                 }
3858
3859                 /*
3860                  * Map using 2/4MB pages.  Since "ptepa" is 2/4M aligned and
3861                  * "size" is a multiple of 2/4M, adding the PAT setting to
3862                  * "pa" will not affect the termination of this loop.
3863                  */
3864                 PMAP_LOCK(pmap);
3865                 for (pa = ptepa | pmap_cache_bits(pat_mode, 1); pa < ptepa +
3866                     size; pa += NBPDR) {
3867                         pde = pmap_pde(pmap, addr);
3868                         if (*pde == 0) {
3869                                 pde_store(pde, pa | PG_PS | PG_M | PG_A |
3870                                     PG_U | PG_RW | PG_V);
3871                                 pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR /
3872                                     PAGE_SIZE;
3873                                 pmap_pde_mappings++;
3874                         }
3875                         /* Else continue on if the PDE is already valid. */
3876                         addr += NBPDR;
3877                 }
3878                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3879         }
3880 }
3881
3882 /*
3883  *      Clear the wired attribute from the mappings for the specified range of
3884  *      addresses in the given pmap.  Every valid mapping within that range
3885  *      must have the wired attribute set.  In contrast, invalid mappings
3886  *      cannot have the wired attribute set, so they are ignored.
3887  *
3888  *      The wired attribute of the page table entry is not a hardware feature,
3889  *      so there is no need to invalidate any TLB entries.
3890  */
3891 void
3892 pmap_unwire(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3893 {
3894         vm_offset_t pdnxt;
3895         pd_entry_t *pde;
3896         pt_entry_t *pte;
3897         boolean_t pv_lists_locked;
3898
3899         if (pmap_is_current(pmap))
3900                 pv_lists_locked = FALSE;
3901         else {
3902                 pv_lists_locked = TRUE;
3903 resume:
3904                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
3905                 sched_pin();
3906         }
3907         PMAP_LOCK(pmap);
3908         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
3909                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3910                 if (pdnxt < sva)
3911                         pdnxt = eva;
3912                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
3913                 if ((*pde & PG_V) == 0)
3914                         continue;
3915                 if ((*pde & PG_PS) != 0) {
3916                         if ((*pde & PG_W) == 0)
3917                                 panic("pmap_unwire: pde %#jx is missing PG_W",
3918                                     (uintmax_t)*pde);
3919
3920                         /*
3921                          * Are we unwiring the entire large page?  If not,
3922                          * demote the mapping and fall through.
3923                          */
3924                         if (sva + NBPDR == pdnxt && eva >= pdnxt) {
3925                                 /*
3926                                  * Regardless of whether a pde (or pte) is 32
3927                                  * or 64 bits in size, PG_W is among the least
3928                                  * significant 32 bits.
3929                                  */
3930                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_W);
3931                                 pmap->pm_stats.wired_count -= NBPDR /
3932                                     PAGE_SIZE;
3933                                 continue;
3934                         } else {
3935                                 if (!pv_lists_locked) {
3936                                         pv_lists_locked = TRUE;
3937                                         if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
3938                                                 PMAP_UNLOCK(pmap);
3939                                                 /* Repeat sva. */
3940                                                 goto resume;
3941                                         }
3942                                         sched_pin();
3943                                 }
3944                                 if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva))
3945                                         panic("pmap_unwire: demotion failed");
3946                         }
3947                 }
3948                 if (pdnxt > eva)
3949                         pdnxt = eva;
3950                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
3951                     sva += PAGE_SIZE) {
3952                         if ((*pte & PG_V) == 0)
3953                                 continue;
3954                         if ((*pte & PG_W) == 0)
3955                                 panic("pmap_unwire: pte %#jx is missing PG_W",
3956                                     (uintmax_t)*pte);
3957
3958                         /*
3959                          * PG_W must be cleared atomically.  Although the pmap
3960                          * lock synchronizes access to PG_W, another processor
3961                          * could be setting PG_M and/or PG_A concurrently.
3962                          *
3963                          * PG_W is among the least significant 32 bits.
3964                          */
3965                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_W);
3966                         pmap->pm_stats.wired_count--;
3967                 }
3968         }
3969         if (pv_lists_locked) {
3970                 sched_unpin();
3971                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
3972         }
3973         PMAP_UNLOCK(pmap);
3974 }
3975
3976
3977 /*
3978  *      Copy the range specified by src_addr/len
3979  *      from the source map to the range dst_addr/len
3980  *      in the destination map.
3981  *
3982  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3983  */
3984
3985 void
3986 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, vm_size_t len,
3987     vm_offset_t src_addr)
3988 {
3989         struct spglist free;
3990         vm_offset_t addr;
3991         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3992         vm_offset_t pdnxt;
3993
3994         if (dst_addr != src_addr)
3995                 return;
3996
3997         if (!pmap_is_current(src_pmap))
3998                 return;
3999
4000         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4001         if (dst_pmap < src_pmap) {
4002                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4003                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4004         } else {
4005                 PMAP_LOCK(src_pmap);
4006                 PMAP_LOCK(dst_pmap);
4007         }
4008         sched_pin();
4009         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
4010                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
4011                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
4012                 pd_entry_t srcptepaddr;
4013                 u_int ptepindex;
4014
4015                 KASSERT(addr < UPT_MIN_ADDRESS,
4016                     ("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables"));
4017
4018                 pdnxt = (addr + NBPDR) & ~PDRMASK;
4019                 if (pdnxt < addr)
4020                         pdnxt = end_addr;
4021                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
4022
4023                 srcptepaddr = src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
4024                 if (srcptepaddr == 0)
4025                         continue;
4026                         
4027                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
4028                         if ((addr & PDRMASK) != 0 || addr + NBPDR > end_addr)
4029                                 continue;
4030                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0 &&
4031                             ((srcptepaddr & PG_MANAGED) == 0 ||
4032                             pmap_pv_insert_pde(dst_pmap, addr, srcptepaddr &
4033                             PG_PS_FRAME))) {
4034                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = srcptepaddr &
4035                                     ~PG_W;
4036                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count +=
4037                                     NBPDR / PAGE_SIZE;
4038                         }
4039                         continue;
4040                 }
4041
4042                 srcmpte = PHYS_TO_VM_PAGE(srcptepaddr & PG_FRAME);
4043                 KASSERT(srcmpte->wire_count > 0,
4044                     ("pmap_copy: source page table page is unused"));
4045
4046                 if (pdnxt > end_addr)
4047                         pdnxt = end_addr;
4048
4049                 src_pte = vtopte(addr);
4050                 while (addr < pdnxt) {
4051                         pt_entry_t ptetemp;
4052                         ptetemp = *src_pte;
4053                         /*
4054                          * we only virtual copy managed pages
4055                          */
4056                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
4057                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr,
4058                                     PMAP_ENTER_NOSLEEP);
4059                                 if (dstmpte == NULL)
4060                                         goto out;
4061                                 dst_pte = pmap_pte_quick(dst_pmap, addr);
4062                                 if (*dst_pte == 0 &&
4063                                     pmap_try_insert_pv_entry(dst_pmap, addr,
4064                                     PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp & PG_FRAME))) {
4065                                         /*
4066                                          * Clear the wired, modified, and
4067                                          * accessed (referenced) bits
4068                                          * during the copy.
4069                                          */
4070                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_W | PG_M |
4071                                             PG_A);
4072                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
4073                                 } else {
4074                                         SLIST_INIT(&free);
4075                                         if (pmap_unwire_ptp(dst_pmap, dstmpte,
4076                                             &free)) {
4077                                                 pmap_invalidate_page(dst_pmap,
4078                                                     addr);
4079                                                 pmap_free_zero_pages(&free);
4080                                         }
4081                                         goto out;
4082                                 }
4083                                 if (dstmpte->wire_count >= srcmpte->wire_count)
4084                                         break;
4085                         }
4086                         addr += PAGE_SIZE;
4087                         src_pte++;
4088                 }
4089         }
4090 out:
4091         sched_unpin();
4092         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4093         PMAP_UNLOCK(src_pmap);
4094         PMAP_UNLOCK(dst_pmap);
4095 }       
4096
4097 static __inline void
4098 pagezero(void *page)
4099 {
4100 #if defined(I686_CPU)
4101         if (cpu_class == CPUCLASS_686) {
4102 #if defined(CPU_ENABLE_SSE)
4103                 if (cpu_feature & CPUID_SSE2)
4104                         sse2_pagezero(page);
4105                 else
4106 #endif
4107                         i686_pagezero(page);
4108         } else
4109 #endif
4110                 bzero(page, PAGE_SIZE);
4111 }
4112
4113 /*
4114  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping 
4115  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4116  */
4117 void
4118 pmap_zero_page(vm_page_t m)
4119 {
4120         struct sysmaps *sysmaps;
4121
4122         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4123         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4124         if (*sysmaps->CMAP2)
4125                 panic("pmap_zero_page: CMAP2 busy");
4126         sched_pin();
4127         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4128             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4129         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4130         pagezero(sysmaps->CADDR2);
4131         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4132         sched_unpin();
4133         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4134 }
4135
4136 /*
4137  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping 
4138  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
4139  *
4140  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4141  */
4142 void
4143 pmap_zero_page_area(vm_page_t m, int off, int size)
4144 {
4145         struct sysmaps *sysmaps;
4146
4147         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4148         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4149         if (*sysmaps->CMAP2)
4150                 panic("pmap_zero_page_area: CMAP2 busy");
4151         sched_pin();
4152         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4153             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4154         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4155         if (off == 0 && size == PAGE_SIZE) 
4156                 pagezero(sysmaps->CADDR2);
4157         else
4158                 bzero((char *)sysmaps->CADDR2 + off, size);
4159         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4160         sched_unpin();
4161         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4162 }
4163
4164 /*
4165  *      pmap_zero_page_idle zeros the specified hardware page by mapping 
4166  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.  This
4167  *      is intended to be called from the vm_pagezero process only and
4168  *      outside of Giant.
4169  */
4170 void
4171 pmap_zero_page_idle(vm_page_t m)
4172 {
4173
4174         if (*CMAP3)
4175                 panic("pmap_zero_page_idle: CMAP3 busy");
4176         sched_pin();
4177         *CMAP3 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_A | PG_M |
4178             pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
4179         invlcaddr(CADDR3);
4180         pagezero(CADDR3);
4181         *CMAP3 = 0;
4182         sched_unpin();
4183 }
4184
4185 /*
4186  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
4187  *      page by mapping the page into virtual memory and using
4188  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
4189  *      time.
4190  */
4191 void
4192 pmap_copy_page(vm_page_t src, vm_page_t dst)
4193 {
4194         struct sysmaps *sysmaps;
4195
4196         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4197         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4198         if (*sysmaps->CMAP1)
4199                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
4200         if (*sysmaps->CMAP2)
4201                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
4202         sched_pin();
4203         *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(src) | PG_A |
4204             pmap_cache_bits(src->md.pat_mode, 0);
4205         invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4206         *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(dst) | PG_A | PG_M |
4207             pmap_cache_bits(dst->md.pat_mode, 0);
4208         invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4209         bcopy(sysmaps->CADDR1, sysmaps->CADDR2, PAGE_SIZE);
4210         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4211         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4212         sched_unpin();
4213         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4214 }
4215
4216 int unmapped_buf_allowed = 1;
4217
4218 void
4219 pmap_copy_pages(vm_page_t ma[], vm_offset_t a_offset, vm_page_t mb[],
4220     vm_offset_t b_offset, int xfersize)
4221 {
4222         struct sysmaps *sysmaps;
4223         vm_page_t a_pg, b_pg;
4224         char *a_cp, *b_cp;
4225         vm_offset_t a_pg_offset, b_pg_offset;
4226         int cnt;
4227
4228         sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
4229         mtx_lock(&sysmaps->lock);
4230         if (*sysmaps->CMAP1 != 0)
4231                 panic("pmap_copy_pages: CMAP1 busy");
4232         if (*sysmaps->CMAP2 != 0)
4233                 panic("pmap_copy_pages: CMAP2 busy");
4234         sched_pin();
4235         while (xfersize > 0) {
4236                 a_pg = ma[a_offset >> PAGE_SHIFT];
4237                 a_pg_offset = a_offset & PAGE_MASK;
4238                 cnt = min(xfersize, PAGE_SIZE - a_pg_offset);
4239                 b_pg = mb[b_offset >> PAGE_SHIFT];
4240                 b_pg_offset = b_offset & PAGE_MASK;
4241                 cnt = min(cnt, PAGE_SIZE - b_pg_offset);
4242                 *sysmaps->CMAP1 = PG_V | VM_PAGE_TO_PHYS(a_pg) | PG_A |
4243                     pmap_cache_bits(a_pg->md.pat_mode, 0);
4244                 invlcaddr(sysmaps->CADDR1);
4245                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(b_pg) | PG_A |
4246                     PG_M | pmap_cache_bits(b_pg->md.pat_mode, 0);
4247                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
4248                 a_cp = sysmaps->CADDR1 + a_pg_offset;
4249                 b_cp = sysmaps->CADDR2 + b_pg_offset;
4250                 bcopy(a_cp, b_cp, cnt);
4251                 a_offset += cnt;
4252                 b_offset += cnt;
4253                 xfersize -= cnt;
4254         }
4255         *sysmaps->CMAP1 = 0;
4256         *sysmaps->CMAP2 = 0;
4257         sched_unpin();
4258         mtx_unlock(&sysmaps->lock);
4259 }
4260
4261 /*
4262  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
4263  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
4264  * be changed upwards or downwards in the future; it
4265  * is only necessary that true be returned for a small
4266  * subset of pmaps for proper page aging.
4267  */
4268 boolean_t
4269 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4270 {
4271         struct md_page *pvh;
4272         pv_entry_t pv;
4273         int loops = 0;
4274         boolean_t rv;
4275
4276         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4277             ("pmap_page_exists_quick: page %p is not managed", m));
4278         rv = FALSE;
4279         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4280         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4281                 if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4282                         rv = TRUE;
4283                         break;
4284                 }
4285                 loops++;
4286                 if (loops >= 16)
4287                         break;
4288         }
4289         if (!rv && loops < 16 && (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4290                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4291                 TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4292                         if (PV_PMAP(pv) == pmap) {
4293                                 rv = TRUE;
4294                                 break;
4295                         }
4296                         loops++;
4297                         if (loops >= 16)
4298                                 break;
4299                 }
4300         }
4301         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4302         return (rv);
4303 }
4304
4305 /*
4306  *      pmap_page_wired_mappings:
4307  *
4308  *      Return the number of managed mappings to the given physical page
4309  *      that are wired.
4310  */
4311 int
4312 pmap_page_wired_mappings(vm_page_t m)
4313 {
4314         int count;
4315
4316         count = 0;
4317         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4318                 return (count);
4319         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4320         count = pmap_pvh_wired_mappings(&m->md, count);
4321         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4322             count = pmap_pvh_wired_mappings(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m)),
4323                 count);
4324         }
4325         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4326         return (count);
4327 }
4328
4329 /*
4330  *      pmap_pvh_wired_mappings:
4331  *
4332  *      Return the updated number "count" of managed mappings that are wired.
4333  */
4334 static int
4335 pmap_pvh_wired_mappings(struct md_page *pvh, int count)
4336 {
4337         pmap_t pmap;
4338         pt_entry_t *pte;
4339         pv_entry_t pv;
4340
4341         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4342         sched_pin();
4343         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4344                 pmap = PV_PMAP(pv);
4345                 PMAP_LOCK(pmap);
4346                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4347                 if ((*pte & PG_W) != 0)
4348                         count++;
4349                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4350         }
4351         sched_unpin();
4352         return (count);
4353 }
4354
4355 /*
4356  * Returns TRUE if the given page is mapped individually or as part of
4357  * a 4mpage.  Otherwise, returns FALSE.
4358  */
4359 boolean_t
4360 pmap_page_is_mapped(vm_page_t m)
4361 {
4362         boolean_t rv;
4363
4364         if ((m->oflags & VPO_UNMANAGED) != 0)
4365                 return (FALSE);
4366         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4367         rv = !TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) ||
4368             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4369             !TAILQ_EMPTY(&pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))->pv_list));
4370         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4371         return (rv);
4372 }
4373
4374 /*
4375  * Remove all pages from specified address space
4376  * this aids process exit speeds.  Also, this code
4377  * is special cased for current process only, but
4378  * can have the more generic (and slightly slower)
4379  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
4380  * in the case of running down an entire address space.
4381  */
4382 void
4383 pmap_remove_pages(pmap_t pmap)
4384 {
4385         pt_entry_t *pte, tpte;
4386         vm_page_t m, mpte, mt;
4387         pv_entry_t pv;
4388         struct md_page *pvh;
4389         struct pv_chunk *pc, *npc;
4390         struct spglist free;
4391         int field, idx;
4392         int32_t bit;
4393         uint32_t inuse, bitmask;
4394         int allfree;
4395
4396         if (pmap != PCPU_GET(curpmap)) {
4397                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
4398                 return;
4399         }
4400         SLIST_INIT(&free);
4401         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4402         PMAP_LOCK(pmap);
4403         sched_pin();
4404         TAILQ_FOREACH_SAFE(pc, &pmap->pm_pvchunk, pc_list, npc) {
4405                 KASSERT(pc->pc_pmap == pmap, ("Wrong pmap %p %p", pmap,
4406                     pc->pc_pmap));
4407                 allfree = 1;
4408                 for (field = 0; field < _NPCM; field++) {
4409                         inuse = ~pc->pc_map[field] & pc_freemask[field];
4410                         while (inuse != 0) {
4411                                 bit = bsfl(inuse);
4412                                 bitmask = 1UL << bit;
4413                                 idx = field * 32 + bit;
4414                                 pv = &pc->pc_pventry[idx];
4415                                 inuse &= ~bitmask;
4416
4417                                 pte = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4418                                 tpte = *pte;
4419                                 if ((tpte & PG_PS) == 0) {
4420                                         pte = vtopte(pv->pv_va);
4421                                         tpte = *pte & ~PG_PTE_PAT;
4422                                 }
4423
4424                                 if (tpte == 0) {
4425                                         printf(
4426                                             "TPTE at %p  IS ZERO @ VA %08x\n",
4427                                             pte, pv->pv_va);
4428                                         panic("bad pte");
4429                                 }
4430
4431 /*
4432  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
4433  */
4434                                 if (tpte & PG_W) {
4435                                         allfree = 0;
4436                                         continue;
4437                                 }
4438
4439                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
4440                                 KASSERT(m->phys_addr == (tpte & PG_FRAME),
4441                                     ("vm_page_t %p phys_addr mismatch %016jx %016jx",
4442                                     m, (uintmax_t)m->phys_addr,
4443                                     (uintmax_t)tpte));
4444
4445                                 KASSERT((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4446                                     m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
4447                                     ("pmap_remove_pages: bad tpte %#jx",
4448                                     (uintmax_t)tpte));
4449
4450                                 pte_clear(pte);
4451
4452                                 /*
4453                                  * Update the vm_page_t clean/reference bits.
4454                                  */
4455                                 if ((tpte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4456                                         if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4457                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4458                                                         vm_page_dirty(mt);
4459                                         } else
4460                                                 vm_page_dirty(m);
4461                                 }
4462
4463                                 /* Mark free */
4464                                 PV_STAT(pv_entry_frees++);
4465                                 PV_STAT(pv_entry_spare++);
4466                                 pv_entry_count--;
4467                                 pc->pc_map[field] |= bitmask;
4468                                 if ((tpte & PG_PS) != 0) {
4469                                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
4470                                         pvh = pa_to_pvh(tpte & PG_PS_FRAME);
4471                                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4472                                         if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list)) {
4473                                                 for (mt = m; mt < &m[NBPDR / PAGE_SIZE]; mt++)
4474                                                         if (TAILQ_EMPTY(&mt->md.pv_list))
4475                                                                 vm_page_aflag_clear(mt, PGA_WRITEABLE);
4476                                         }
4477                                         mpte = pmap_lookup_pt_page(pmap, pv->pv_va);
4478                                         if (mpte != NULL) {
4479                                                 pmap_remove_pt_page(pmap, mpte);
4480                                                 pmap->pm_stats.resident_count--;
4481                                                 KASSERT(mpte->wire_count == NPTEPG,
4482                                                     ("pmap_remove_pages: pte page wire count error"));
4483                                                 mpte->wire_count = 0;
4484                                                 pmap_add_delayed_free_list(mpte, &free, FALSE);
4485                                                 atomic_subtract_int(&vm_cnt.v_wire_count, 1);
4486                                         }
4487                                 } else {
4488                                         pmap->pm_stats.resident_count--;
4489                                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4490                                         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list) &&
4491                                             (m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4492                                                 pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4493                                                 if (TAILQ_EMPTY(&pvh->pv_list))
4494                                                         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4495                                         }
4496                                         pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, &free);
4497                                 }
4498                         }
4499                 }
4500                 if (allfree) {
4501                         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvchunk, pc, pc_list);
4502                         free_pv_chunk(pc);
4503                 }
4504         }
4505         sched_unpin();
4506         pmap_invalidate_all(pmap);
4507         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4508         PMAP_UNLOCK(pmap);
4509         pmap_free_zero_pages(&free);
4510 }
4511
4512 /*
4513  *      pmap_is_modified:
4514  *
4515  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4516  *      in any physical maps.
4517  */
4518 boolean_t
4519 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4520 {
4521         boolean_t rv;
4522
4523         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4524             ("pmap_is_modified: page %p is not managed", m));
4525
4526         /*
4527          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4528          * concurrently set while the object is locked.  Thus, if PGA_WRITEABLE
4529          * is clear, no PTEs can have PG_M set.
4530          */
4531         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4532         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4533                 return (FALSE);
4534         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4535         rv = pmap_is_modified_pvh(&m->md) ||
4536             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4537             pmap_is_modified_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4538         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4539         return (rv);
4540 }
4541
4542 /*
4543  * Returns TRUE if any of the given mappings were used to modify
4544  * physical memory.  Otherwise, returns FALSE.  Both page and 2mpage
4545  * mappings are supported.
4546  */
4547 static boolean_t
4548 pmap_is_modified_pvh(struct md_page *pvh)
4549 {
4550         pv_entry_t pv;
4551         pt_entry_t *pte;
4552         pmap_t pmap;
4553         boolean_t rv;
4554
4555         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4556         rv = FALSE;
4557         sched_pin();
4558         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4559                 pmap = PV_PMAP(pv);
4560                 PMAP_LOCK(pmap);
4561                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4562                 rv = (*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW);
4563                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4564                 if (rv)
4565                         break;
4566         }
4567         sched_unpin();
4568         return (rv);
4569 }
4570
4571 /*
4572  *      pmap_is_prefaultable:
4573  *
4574  *      Return whether or not the specified virtual address is elgible
4575  *      for prefault.
4576  */
4577 boolean_t
4578 pmap_is_prefaultable(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4579 {
4580         pd_entry_t *pde;
4581         pt_entry_t *pte;
4582         boolean_t rv;
4583
4584         rv = FALSE;
4585         PMAP_LOCK(pmap);
4586         pde = pmap_pde(pmap, addr);
4587         if (*pde != 0 && (*pde & PG_PS) == 0) {
4588                 pte = vtopte(addr);
4589                 rv = *pte == 0;
4590         }
4591         PMAP_UNLOCK(pmap);
4592         return (rv);
4593 }
4594
4595 /*
4596  *      pmap_is_referenced:
4597  *
4598  *      Return whether or not the specified physical page was referenced
4599  *      in any physical maps.
4600  */
4601 boolean_t
4602 pmap_is_referenced(vm_page_t m)
4603 {
4604         boolean_t rv;
4605
4606         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4607             ("pmap_is_referenced: page %p is not managed", m));
4608         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4609         rv = pmap_is_referenced_pvh(&m->md) ||
4610             ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0 &&
4611             pmap_is_referenced_pvh(pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m))));
4612         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4613         return (rv);
4614 }
4615
4616 /*
4617  * Returns TRUE if any of the given mappings were referenced and FALSE
4618  * otherwise.  Both page and 4mpage mappings are supported.
4619  */
4620 static boolean_t
4621 pmap_is_referenced_pvh(struct md_page *pvh)
4622 {
4623         pv_entry_t pv;
4624         pt_entry_t *pte;
4625         pmap_t pmap;
4626         boolean_t rv;
4627
4628         rw_assert(&pvh_global_lock, RA_WLOCKED);
4629         rv = FALSE;
4630         sched_pin();
4631         TAILQ_FOREACH(pv, &pvh->pv_list, pv_next) {
4632                 pmap = PV_PMAP(pv);
4633                 PMAP_LOCK(pmap);
4634                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4635                 rv = (*pte & (PG_A | PG_V)) == (PG_A | PG_V);
4636                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4637                 if (rv)
4638                         break;
4639         }
4640         sched_unpin();
4641         return (rv);
4642 }
4643
4644 /*
4645  * Clear the write and modified bits in each of the given page's mappings.
4646  */
4647 void
4648 pmap_remove_write(vm_page_t m)
4649 {
4650         struct md_page *pvh;
4651         pv_entry_t next_pv, pv;
4652         pmap_t pmap;
4653         pd_entry_t *pde;
4654         pt_entry_t oldpte, *pte;
4655         vm_offset_t va;
4656
4657         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4658             ("pmap_remove_write: page %p is not managed", m));
4659
4660         /*
4661          * If the page is not exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be
4662          * set by another thread while the object is locked.  Thus,
4663          * if PGA_WRITEABLE is clear, no page table entries need updating.
4664          */
4665         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4666         if (!vm_page_xbusied(m) && (m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4667                 return;
4668         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4669         sched_pin();
4670         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4671                 goto small_mappings;
4672         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4673         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4674                 va = pv->pv_va;
4675                 pmap = PV_PMAP(pv);
4676                 PMAP_LOCK(pmap);
4677                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4678                 if ((*pde & PG_RW) != 0)
4679                         (void)pmap_demote_pde(pmap, pde, va);
4680                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4681         }
4682 small_mappings:
4683         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4684                 pmap = PV_PMAP(pv);
4685                 PMAP_LOCK(pmap);
4686                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4687                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_write: found"
4688                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4689                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4690 retry:
4691                 oldpte = *pte;
4692                 if ((oldpte & PG_RW) != 0) {
4693                         /*
4694                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4695                          * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4696                          * significant 32 bits.
4697                          */
4698                         if (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte, oldpte,
4699                             oldpte & ~(PG_RW | PG_M)))
4700                                 goto retry;
4701                         if ((oldpte & PG_M) != 0)
4702                                 vm_page_dirty(m);
4703                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4704                 }
4705                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4706         }
4707         vm_page_aflag_clear(m, PGA_WRITEABLE);
4708         sched_unpin();
4709         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4710 }
4711
4712 #define PMAP_TS_REFERENCED_MAX  5
4713
4714 /*
4715  *      pmap_ts_referenced:
4716  *
4717  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4718  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4719  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4720  *      reference bits set.
4721  *
4722  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4723  *      should be tested and standardized at some point in the future for
4724  *      optimal aging of shared pages.
4725  */
4726 int
4727 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4728 {
4729         struct md_page *pvh;
4730         pv_entry_t pv, pvf;
4731         pmap_t pmap;
4732         pd_entry_t *pde;
4733         pt_entry_t *pte;
4734         vm_paddr_t pa;
4735         int rtval = 0;
4736
4737         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4738             ("pmap_ts_referenced: page %p is not managed", m));
4739         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
4740         pvh = pa_to_pvh(pa);
4741         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4742         sched_pin();
4743         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0 ||
4744             (pvf = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) == NULL)
4745                 goto small_mappings;
4746         pv = pvf;
4747         do {
4748                 pmap = PV_PMAP(pv);
4749                 PMAP_LOCK(pmap);
4750                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4751                 if ((*pde & PG_A) != 0) {
4752                         /*
4753                          * Since this reference bit is shared by either 1024
4754                          * or 512 4KB pages, it should not be cleared every
4755                          * time it is tested.  Apply a simple "hash" function
4756                          * on the physical page number, the virtual superpage
4757                          * number, and the pmap address to select one 4KB page
4758                          * out of the 1024 or 512 on which testing the
4759                          * reference bit will result in clearing that bit.
4760                          * This function is designed to avoid the selection of
4761                          * the same 4KB page for every 2- or 4MB page mapping.
4762                          *
4763                          * On demotion, a mapping that hasn't been referenced
4764                          * is simply destroyed.  To avoid the possibility of a
4765                          * subsequent page fault on a demoted wired mapping,
4766                          * always leave its reference bit set.  Moreover,
4767                          * since the superpage is wired, the current state of
4768                          * its reference bit won't affect page replacement.
4769                          */
4770                         if ((((pa >> PAGE_SHIFT) ^ (pv->pv_va >> PDRSHIFT) ^
4771                             (uintptr_t)pmap) & (NPTEPG - 1)) == 0 &&
4772                             (*pde & PG_W) == 0) {
4773                                 atomic_clear_int((u_int *)pde, PG_A);
4774                                 pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4775                         }
4776                         rtval++;
4777                 }
4778                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4779                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4780                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4781                         TAILQ_REMOVE(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4782                         TAILQ_INSERT_TAIL(&pvh->pv_list, pv, pv_next);
4783                 }
4784                 if (rtval >= PMAP_TS_REFERENCED_MAX)
4785                         goto out;
4786         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&pvh->pv_list)) != pvf);
4787 small_mappings:
4788         if ((pvf = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) == NULL)
4789                 goto out;
4790         pv = pvf;
4791         do {
4792                 pmap = PV_PMAP(pv);
4793                 PMAP_LOCK(pmap);
4794                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4795                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0,
4796                     ("pmap_ts_referenced: found a 4mpage in page %p's pv list",
4797                     m));
4798                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4799                 if ((*pte & PG_A) != 0) {
4800                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4801                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
4802                         rtval++;
4803                 }
4804                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4805                 /* Rotate the PV list if it has more than one entry. */
4806                 if (TAILQ_NEXT(pv, pv_next) != NULL) {
4807                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4808                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_next);
4809                 }
4810         } while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != pvf && rtval <
4811             PMAP_TS_REFERENCED_MAX);
4812 out:
4813         sched_unpin();
4814         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4815         return (rtval);
4816 }
4817
4818 /*
4819  *      Apply the given advice to the specified range of addresses within the
4820  *      given pmap.  Depending on the advice, clear the referenced and/or
4821  *      modified flags in each mapping and set the mapped page's dirty field.
4822  */
4823 void
4824 pmap_advise(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, int advice)
4825 {
4826         pd_entry_t oldpde, *pde;
4827         pt_entry_t *pte;
4828         vm_offset_t pdnxt;
4829         vm_page_t m;
4830         boolean_t anychanged, pv_lists_locked;
4831
4832         if (advice != MADV_DONTNEED && advice != MADV_FREE)
4833                 return;
4834         if (pmap_is_current(pmap))
4835                 pv_lists_locked = FALSE;
4836         else {
4837                 pv_lists_locked = TRUE;
4838 resume:
4839                 rw_wlock(&pvh_global_lock);
4840                 sched_pin();
4841         }
4842         anychanged = FALSE;
4843         PMAP_LOCK(pmap);
4844         for (; sva < eva; sva = pdnxt) {
4845                 pdnxt = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
4846                 if (pdnxt < sva)
4847                         pdnxt = eva;
4848                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
4849                 oldpde = *pde;
4850                 if ((oldpde & PG_V) == 0)
4851                         continue;
4852                 else if ((oldpde & PG_PS) != 0) {
4853                         if ((oldpde & PG_MANAGED) == 0)
4854                                 continue;
4855                         if (!pv_lists_locked) {
4856                                 pv_lists_locked = TRUE;
4857                                 if (!rw_try_wlock(&pvh_global_lock)) {
4858                                         if (anychanged)
4859                                                 pmap_invalidate_all(pmap);
4860                                         PMAP_UNLOCK(pmap);
4861                                         goto resume;
4862                                 }
4863                                 sched_pin();
4864                         }
4865                         if (!pmap_demote_pde(pmap, pde, sva)) {
4866                                 /*
4867                                  * The large page mapping was destroyed.
4868                                  */
4869                                 continue;
4870                         }
4871
4872                         /*
4873                          * Unless the page mappings are wired, remove the
4874                          * mapping to a single page so that a subsequent
4875                          * access may repromote.  Since the underlying page
4876                          * table page is fully populated, this removal never
4877                          * frees a page table page.
4878                          */
4879                         if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4880                                 pte = pmap_pte_quick(pmap, sva);
4881                                 KASSERT((*pte & PG_V) != 0,
4882                                     ("pmap_advise: invalid PTE"));
4883                                 pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, NULL);
4884                                 anychanged = TRUE;
4885                         }
4886                 }
4887                 if (pdnxt > eva)
4888                         pdnxt = eva;
4889                 for (pte = pmap_pte_quick(pmap, sva); sva != pdnxt; pte++,
4890                     sva += PAGE_SIZE) {
4891                         if ((*pte & (PG_MANAGED | PG_V)) != (PG_MANAGED |
4892                             PG_V))
4893                                 continue;
4894                         else if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
4895                                 if (advice == MADV_DONTNEED) {
4896                                         /*
4897                                          * Future calls to pmap_is_modified()
4898                                          * can be avoided by making the page
4899                                          * dirty now.
4900                                          */
4901                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & PG_FRAME);
4902                                         vm_page_dirty(m);
4903                                 }
4904                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M | PG_A);
4905                         } else if ((*pte & PG_A) != 0)
4906                                 atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_A);
4907                         else
4908                                 continue;
4909                         if ((*pte & PG_G) != 0)
4910                                 pmap_invalidate_page(pmap, sva);
4911                         else
4912                                 anychanged = TRUE;
4913                 }
4914         }
4915         if (anychanged)
4916                 pmap_invalidate_all(pmap);
4917         if (pv_lists_locked) {
4918                 sched_unpin();
4919                 rw_wunlock(&pvh_global_lock);
4920         }
4921         PMAP_UNLOCK(pmap);
4922 }
4923
4924 /*
4925  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4926  */
4927 void
4928 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4929 {
4930         struct md_page *pvh;
4931         pv_entry_t next_pv, pv;
4932         pmap_t pmap;
4933         pd_entry_t oldpde, *pde;
4934         pt_entry_t oldpte, *pte;
4935         vm_offset_t va;
4936
4937         KASSERT((m->oflags & VPO_UNMANAGED) == 0,
4938             ("pmap_clear_modify: page %p is not managed", m));
4939         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(m->object);
4940         KASSERT(!vm_page_xbusied(m),
4941             ("pmap_clear_modify: page %p is exclusive busied", m));
4942
4943         /*
4944          * If the page is not PGA_WRITEABLE, then no PTEs can have PG_M set.
4945          * If the object containing the page is locked and the page is not
4946          * exclusive busied, then PGA_WRITEABLE cannot be concurrently set.
4947          */
4948         if ((m->aflags & PGA_WRITEABLE) == 0)
4949                 return;
4950         rw_wlock(&pvh_global_lock);
4951         sched_pin();
4952         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
4953                 goto small_mappings;
4954         pvh = pa_to_pvh(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
4955         TAILQ_FOREACH_SAFE(pv, &pvh->pv_list, pv_next, next_pv) {
4956                 va = pv->pv_va;
4957                 pmap = PV_PMAP(pv);
4958                 PMAP_LOCK(pmap);
4959                 pde = pmap_pde(pmap, va);
4960                 oldpde = *pde;
4961                 if ((oldpde & PG_RW) != 0) {
4962                         if (pmap_demote_pde(pmap, pde, va)) {
4963                                 if ((oldpde & PG_W) == 0) {
4964                                         /*
4965                                          * Write protect the mapping to a
4966                                          * single page so that a subsequent
4967                                          * write access may repromote.
4968                                          */
4969                                         va += VM_PAGE_TO_PHYS(m) - (oldpde &
4970                                             PG_PS_FRAME);
4971                                         pte = pmap_pte_quick(pmap, va);
4972                                         oldpte = *pte;
4973                                         if ((oldpte & PG_V) != 0) {
4974                                                 /*
4975                                                  * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
4976                                                  * in size, PG_RW and PG_M are among the least
4977                                                  * significant 32 bits.
4978                                                  */
4979                                                 while (!atomic_cmpset_int((u_int *)pte,
4980                                                     oldpte,
4981                                                     oldpte & ~(PG_M | PG_RW)))
4982                                                         oldpte = *pte;
4983                                                 vm_page_dirty(m);
4984                                                 pmap_invalidate_page(pmap, va);
4985                                         }
4986                                 }
4987                         }
4988                 }
4989                 PMAP_UNLOCK(pmap);
4990         }
4991 small_mappings:
4992         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
4993                 pmap = PV_PMAP(pv);
4994                 PMAP_LOCK(pmap);
4995                 pde = pmap_pde(pmap, pv->pv_va);
4996                 KASSERT((*pde & PG_PS) == 0, ("pmap_clear_modify: found"
4997                     " a 4mpage in page %p's pv list", m));
4998                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
4999                 if ((*pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW)) {
5000                         /*
5001                          * Regardless of whether a pte is 32 or 64 bits
5002                          * in size, PG_M is among the least significant
5003                          * 32 bits. 
5004                          */
5005                         atomic_clear_int((u_int *)pte, PG_M);
5006                         pmap_invalidate_page(pmap, pv->pv_va);
5007                 }
5008                 PMAP_UNLOCK(pmap);
5009         }
5010         sched_unpin();
5011         rw_wunlock(&pvh_global_lock);
5012 }
5013
5014 /*
5015  * Miscellaneous support routines follow
5016  */
5017
5018 /* Adjust the cache mode for a 4KB page mapped via a PTE. */
5019 static __inline void
5020 pmap_pte_attr(pt_entry_t *pte, int cache_bits)
5021 {
5022         u_int opte, npte;
5023
5024         /*
5025          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5026          * PTE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5027          */
5028         do {
5029                 opte = *(u_int *)pte;
5030                 npte = opte & ~PG_PTE_CACHE;
5031                 npte |= cache_bits;
5032         } while (npte != opte && !atomic_cmpset_int((u_int *)pte, opte, npte));
5033 }
5034
5035 /* Adjust the cache mode for a 2/4MB page mapped via a PDE. */
5036 static __inline void
5037 pmap_pde_attr(pd_entry_t *pde, int cache_bits)
5038 {
5039         u_int opde, npde;
5040
5041         /*
5042          * The cache mode bits are all in the low 32-bits of the
5043          * PDE, so we can just spin on updating the low 32-bits.
5044          */
5045         do {
5046                 opde = *(u_int *)pde;
5047                 npde = opde & ~PG_PDE_CACHE;
5048                 npde |= cache_bits;
5049         } while (npde != opde && !atomic_cmpset_int((u_int *)pde, opde, npde));
5050 }
5051
5052 /*
5053  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
5054  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
5055  * routine is intended to be used for mapping device memory,
5056  * NOT real memory.
5057  */
5058 void *
5059 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
5060 {
5061         vm_offset_t va, offset;
5062         vm_size_t tmpsize;
5063
5064         offset = pa & PAGE_MASK;
5065         size = round_page(offset + size);
5066         pa = pa & PG_FRAME;
5067
5068         if (pa < KERNLOAD && pa + size <= KERNLOAD)
5069                 va = KERNBASE + pa;
5070         else
5071                 va = kva_alloc(size);
5072         if (!va)
5073                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
5074
5075         for (tmpsize = 0; tmpsize < size; tmpsize += PAGE_SIZE)
5076                 pmap_kenter_attr(va + tmpsize, pa + tmpsize, mode);
5077         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, va, va + tmpsize);
5078         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size, FALSE);
5079         return ((void *)(va + offset));
5080 }
5081
5082 void *
5083 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5084 {
5085
5086         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
5087 }
5088
5089 void *
5090 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
5091 {
5092
5093         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
5094 }
5095
5096 void
5097 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
5098 {
5099         vm_offset_t base, offset;
5100
5101         if (va >= KERNBASE && va + size <= KERNBASE + KERNLOAD)
5102                 return;
5103         base = trunc_page(va);
5104         offset = va & PAGE_MASK;
5105         size = round_page(offset + size);
5106         kva_free(base, size);
5107 }
5108
5109 /*
5110  * Sets the memory attribute for the specified page.
5111  */
5112 void
5113 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
5114 {
5115
5116         m->md.pat_mode = ma;
5117         if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) != 0)
5118                 return;
5119
5120         /*
5121          * If "m" is a normal page, flush it from the cache.
5122          * See pmap_invalidate_cache_range().
5123          *
5124          * First, try to find an existing mapping of the page by sf
5125          * buffer. sf_buf_invalidate_cache() modifies mapping and
5126          * flushes the cache.
5127          */    
5128         if (sf_buf_invalidate_cache(m))
5129                 return;
5130
5131         /*
5132          * If page is not mapped by sf buffer, but CPU does not
5133          * support self snoop, map the page transient and do
5134          * invalidation. In the worst case, whole cache is flushed by
5135          * pmap_invalidate_cache_range().
5136          */
5137         if ((cpu_feature & CPUID_SS) == 0)
5138                 pmap_flush_page(m);
5139 }
5140
5141 static void
5142 pmap_flush_page(vm_page_t m)
5143 {
5144         struct sysmaps *sysmaps;
5145         vm_offset_t sva, eva;
5146
5147         if ((cpu_feature & CPUID_CLFSH) != 0) {
5148                 sysmaps = &sysmaps_pcpu[PCPU_GET(cpuid)];
5149                 mtx_lock(&sysmaps->lock);
5150                 if (*sysmaps->CMAP2)
5151                         panic("pmap_flush_page: CMAP2 busy");
5152                 sched_pin();
5153                 *sysmaps->CMAP2 = PG_V | PG_RW | VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
5154                     PG_A | PG_M | pmap_cache_bits(m->md.pat_mode, 0);
5155                 invlcaddr(sysmaps->CADDR2);
5156                 sva = (vm_offset_t)sysmaps->CADDR2;
5157                 eva = sva + PAGE_SIZE;
5158
5159                 /*
5160                  * Use mfence despite the ordering implied by
5161                  * mtx_{un,}lock() because clflush is not guaranteed
5162                  * to be ordered by any other instruction.
5163                  */
5164                 mfence();
5165                 for (; sva < eva; sva += cpu_clflush_line_size)
5166                         clflush(sva);
5167                 mfence();
5168                 *sysmaps->CMAP2 = 0;
5169                 sched_unpin();
5170                 mtx_unlock(&sysmaps->lock);
5171         } else
5172                 pmap_invalidate_cache();
5173 }
5174
5175 /*
5176  * Changes the specified virtual address range's memory type to that given by
5177  * the parameter "mode".  The specified virtual address range must be
5178  * completely contained within either the kernel map.
5179  *
5180  * Returns zero if the change completed successfully, and either EINVAL or
5181  * ENOMEM if the change failed.  Specifically, EINVAL is returned if some part
5182  * of the virtual address range was not mapped, and ENOMEM is returned if
5183  * there was insufficient memory available to complete the change.
5184  */
5185 int
5186 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t size, int mode)
5187 {
5188         vm_offset_t base, offset, tmpva;
5189         pd_entry_t *pde;
5190         pt_entry_t *pte;
5191         int cache_bits_pte, cache_bits_pde;
5192         boolean_t changed;
5193
5194         base = trunc_page(va);
5195         offset = va & PAGE_MASK;
5196         size = round_page(offset + size);
5197
5198         /*
5199          * Only supported on kernel virtual addresses above the recursive map.
5200          */
5201         if (base < VM_MIN_KERNEL_ADDRESS)
5202                 return (EINVAL);
5203
5204         cache_bits_pde = pmap_cache_bits(mode, 1);
5205         cache_bits_pte = pmap_cache_bits(mode, 0);
5206         changed = FALSE;
5207
5208         /*
5209          * Pages that aren't mapped aren't supported.  Also break down
5210          * 2/4MB pages into 4KB pages if required.
5211          */
5212         PMAP_LOCK(kernel_pmap);
5213         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5214                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5215                 if (*pde == 0) {
5216                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5217                         return (EINVAL);
5218                 }
5219                 if (*pde & PG_PS) {
5220                         /*
5221                          * If the current 2/4MB page already has
5222                          * the required memory type, then we need not
5223                          * demote this page.  Just increment tmpva to
5224                          * the next 2/4MB page frame.
5225                          */
5226                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) == cache_bits_pde) {
5227                                 tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5228                                 continue;
5229                         }
5230
5231                         /*
5232                          * If the current offset aligns with a 2/4MB
5233                          * page frame and there is at least 2/4MB left
5234                          * within the range, then we need not break
5235                          * down this page into 4KB pages.
5236                          */
5237                         if ((tmpva & PDRMASK) == 0 &&
5238                             tmpva + PDRMASK < base + size) {
5239                                 tmpva += NBPDR;
5240                                 continue;
5241                         }
5242                         if (!pmap_demote_pde(kernel_pmap, pde, tmpva)) {
5243                                 PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5244                                 return (ENOMEM);
5245                         }
5246                 }
5247                 pte = vtopte(tmpva);
5248                 if (*pte == 0) {
5249                         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5250                         return (EINVAL);
5251                 }
5252                 tmpva += PAGE_SIZE;
5253         }
5254         PMAP_UNLOCK(kernel_pmap);
5255
5256         /*
5257          * Ok, all the pages exist, so run through them updating their
5258          * cache mode if required.
5259          */
5260         for (tmpva = base; tmpva < base + size; ) {
5261                 pde = pmap_pde(kernel_pmap, tmpva);
5262                 if (*pde & PG_PS) {
5263                         if ((*pde & PG_PDE_CACHE) != cache_bits_pde) {
5264                                 pmap_pde_attr(pde, cache_bits_pde);
5265                                 changed = TRUE;
5266                         }
5267                         tmpva = trunc_4mpage(tmpva) + NBPDR;
5268                 } else {
5269                         pte = vtopte(tmpva);
5270                         if ((*pte & PG_PTE_CACHE) != cache_bits_pte) {
5271                                 pmap_pte_attr(pte, cache_bits_pte);
5272                                 changed = TRUE;
5273                         }
5274                         tmpva += PAGE_SIZE;
5275                 }
5276         }
5277
5278         /*
5279          * Flush CPU caches to make sure any data isn't cached that
5280          * shouldn't be, etc.
5281          */
5282         if (changed) {
5283                 pmap_invalidate_range(kernel_pmap, base, tmpva);
5284                 pmap_invalidate_cache_range(base, tmpva, FALSE);
5285         }
5286         return (0);
5287 }
5288
5289 /*
5290  * perform the pmap work for mincore
5291  */
5292 int
5293 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_paddr_t *locked_pa)
5294 {
5295         pd_entry_t *pdep;
5296         pt_entry_t *ptep, pte;
5297         vm_paddr_t pa;
5298         int val;
5299
5300         PMAP_LOCK(pmap);
5301 retry:
5302         pdep = pmap_pde(pmap, addr);
5303         if (*pdep != 0) {
5304                 if (*pdep & PG_PS) {
5305                         pte = *pdep;
5306                         /* Compute the physical address of the 4KB page. */
5307                         pa = ((*pdep & PG_PS_FRAME) | (addr & PDRMASK)) &
5308                             PG_FRAME;
5309                         val = MINCORE_SUPER;
5310                 } else {
5311                         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
5312                         pte = *ptep;
5313                         pmap_pte_release(ptep);
5314                         pa = pte & PG_FRAME;
5315                         val = 0;
5316                 }
5317         } else {
5318                 pte = 0;
5319                 pa = 0;
5320                 val = 0;
5321         }
5322         if ((pte & PG_V) != 0) {
5323                 val |= MINCORE_INCORE;
5324                 if ((pte & (PG_M | PG_RW)) == (PG_M | PG_RW))
5325                         val |= MINCORE_MODIFIED | MINCORE_MODIFIED_OTHER;
5326                 if ((pte & PG_A) != 0)
5327                         val |= MINCORE_REFERENCED | MINCORE_REFERENCED_OTHER;
5328         }
5329         if ((val & (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER)) !=
5330             (MINCORE_MODIFIED_OTHER | MINCORE_REFERENCED_OTHER) &&
5331             (pte & (PG_MANAGED | PG_V)) == (PG_MANAGED | PG_V)) {
5332                 /* Ensure that "PHYS_TO_VM_PAGE(pa)->object" doesn't change. */
5333                 if (vm_page_pa_tryrelock(pmap, pa, locked_pa))
5334                         goto retry;
5335         } else
5336                 PA_UNLOCK_COND(*locked_pa);
5337         PMAP_UNLOCK(pmap);
5338         return (val);
5339 }
5340
5341 void
5342 pmap_activate(struct thread *td)
5343 {
5344         pmap_t  pmap, oldpmap;
5345         u_int   cpuid;
5346         u_int32_t  cr3;
5347
5348         critical_enter();
5349         pmap = vmspace_pmap(td->td_proc->p_vmspace);
5350         oldpmap = PCPU_GET(curpmap);
5351         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
5352 #if defined(SMP)
5353         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5354         CPU_SET_ATOMIC(cpuid, &pmap->pm_active);
5355 #else
5356         CPU_CLR(cpuid, &oldpmap->pm_active);
5357         CPU_SET(cpuid, &pmap->pm_active);
5358 #endif
5359 #if defined(PAE) || defined(PAE_TABLES)
5360         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdpt);
5361 #else
5362         cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
5363 #endif
5364         /*
5365          * pmap_activate is for the current thread on the current cpu
5366          */
5367         td->td_pcb->pcb_cr3 = cr3;
5368         load_cr3(cr3);
5369         PCPU_SET(curpmap, pmap);
5370         critical_exit();
5371 }
5372
5373 void
5374 pmap_sync_icache(pmap_t pm, vm_offset_t va, vm_size_t sz)
5375 {
5376 }
5377
5378 /*
5379  *      Increase the starting virtual address of the given mapping if a
5380  *      different alignment might result in more superpage mappings.
5381  */
5382 void
5383 pmap_align_superpage(vm_object_t object, vm_ooffset_t offset,
5384     vm_offset_t *addr, vm_size_t size)
5385 {
5386         vm_offset_t superpage_offset;
5387
5388         if (size < NBPDR)
5389                 return;
5390         if (object != NULL && (object->flags & OBJ_COLORED) != 0)
5391                 offset += ptoa(object->pg_color);
5392         superpage_offset = offset & PDRMASK;
5393         if (size - ((NBPDR - superpage_offset) & PDRMASK) < NBPDR ||
5394             (*addr & PDRMASK) == superpage_offset)
5395                 return;
5396         if ((*addr & PDRMASK) < superpage_offset)
5397                 *addr = (*addr & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5398         else
5399                 *addr = ((*addr + PDRMASK) & ~PDRMASK) + superpage_offset;
5400 }
5401
5402
5403 #if defined(PMAP_DEBUG)
5404 pmap_pid_dump(int pid)
5405 {
5406         pmap_t pmap;
5407         struct proc *p;
5408         int npte = 0;
5409         int index;
5410
5411         sx_slock(&allproc_lock);
5412         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
5413                 if (p->p_pid != pid)
5414                         continue;
5415
5416                 if (p->p_vmspace) {
5417                         int i,j;
5418                         index = 0;
5419                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
5420                         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++) {
5421                                 pd_entry_t *pde;
5422                                 pt_entry_t *pte;
5423                                 vm_offset_t base = i << PDRSHIFT;
5424                                 
5425                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
5426                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
5427                                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5428                                                 vm_offset_t va = base + (j << PAGE_SHIFT);
5429                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
5430                                                         if (index) {
5431                                                                 index = 0;
5432                                                                 printf("\n");
5433                                                         }
5434                                                         sx_sunlock(&allproc_lock);
5435                                                         return (npte);
5436                                                 }
5437                                                 pte = pmap_pte(pmap, va);
5438                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
5439                                                         pt_entry_t pa;
5440                                                         vm_page_t m;
5441                                                         pa = *pte;
5442                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa & PG_FRAME);
5443                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
5444                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
5445                                                         npte++;
5446                                                         index++;
5447                                                         if (index >= 2) {
5448                                                                 index = 0;
5449                                                                 printf("\n");
5450                                                         } else {
5451                                                                 printf(" ");
5452                                                         }
5453                                                 }
5454                                         }
5455                                 }
5456                         }
5457                 }
5458         }
5459         sx_sunlock(&allproc_lock);
5460         return (npte);
5461 }
5462 #endif
5463
5464 #if defined(DEBUG)
5465
5466 static void     pads(pmap_t pm);
5467 void            pmap_pvdump(vm_paddr_t pa);
5468
5469 /* print address space of pmap*/
5470 static void
5471 pads(pmap_t pm)
5472 {
5473         int i, j;
5474         vm_paddr_t va;
5475         pt_entry_t *ptep;
5476
5477         if (pm == kernel_pmap)
5478                 return;
5479         for (i = 0; i < NPDEPTD; i++)
5480                 if (pm->pm_pdir[i])
5481                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
5482                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
5483                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
5484                                         continue;
5485                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
5486                                         continue;
5487                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
5488                                 if (pmap_pte_v(ptep))
5489                                         printf("%x:%x ", va, *ptep);
5490                         };
5491
5492 }
5493
5494 void
5495 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
5496 {
5497         pv_entry_t pv;
5498         pmap_t pmap;
5499         vm_page_t m;
5500
5501         printf("pa %x", pa);
5502         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
5503         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_next) {
5504                 pmap = PV_PMAP(pv);
5505                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pmap, pv->pv_va);
5506                 pads(pmap);
5507         }
5508         printf(" ");
5509 }
5510 #endif