kernel - Check PG_MARKER in pmap_object_init_pt_callback()
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
47  */
48
49 /*
50  * Manages physical address maps.
51  */
52
53 #if JG
54 #include "opt_pmap.h"
55 #endif
56 #include "opt_msgbuf.h"
57
58 #include <sys/param.h>
59 #include <sys/systm.h>
60 #include <sys/kernel.h>
61 #include <sys/proc.h>
62 #include <sys/msgbuf.h>
63 #include <sys/vmmeter.h>
64 #include <sys/mman.h>
65 #include <sys/vmspace.h>
66
67 #include <vm/vm.h>
68 #include <vm/vm_param.h>
69 #include <sys/sysctl.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <vm/vm_kern.h>
72 #include <vm/vm_page.h>
73 #include <vm/vm_map.h>
74 #include <vm/vm_object.h>
75 #include <vm/vm_extern.h>
76 #include <vm/vm_pageout.h>
77 #include <vm/vm_pager.h>
78 #include <vm/vm_zone.h>
79
80 #include <sys/user.h>
81 #include <sys/thread2.h>
82 #include <sys/sysref2.h>
83 #include <sys/spinlock2.h>
84
85 #include <machine/cputypes.h>
86 #include <machine/md_var.h>
87 #include <machine/specialreg.h>
88 #include <machine/smp.h>
89 #include <machine/globaldata.h>
90 #include <machine/pmap.h>
91 #include <machine/pmap_inval.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #include <stdio.h>
96 #include <assert.h>
97 #include <stdlib.h>
98
99 #define PMAP_KEEP_PDIRS
100 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
101 #define PMAP_SHPGPERPROC 1000
102 #endif
103
104 #if defined(DIAGNOSTIC)
105 #define PMAP_DIAGNOSTIC
106 #endif
107
108 #define MINPV 2048
109
110 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
111 #define PMAP_INLINE __inline
112 #else
113 #define PMAP_INLINE
114 #endif
115
116 /*
117  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
118  */
119 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
120 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
121
122 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
123 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
124 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
125 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
126 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
127
128 /*
129  * Given a map and a machine independent protection code,
130  * convert to a vax protection code.
131  */
132 #define pte_prot(m, p)          \
133         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
134 static int protection_codes[8];
135
136 struct pmap kernel_pmap;
137 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
138
139 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
140
141 static vm_object_t kptobj;
142
143 static int nkpt;
144
145 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
146 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
147 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
148
149
150 /*
151  * Data for the pv entry allocation mechanism
152  */
153 static vm_zone_t pvzone;
154 static struct vm_zone pvzone_store;
155 static struct vm_object pvzone_obj;
156 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
157 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
158 static struct pv_entry *pvinit;
159
160 /*
161  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
162  */
163 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
164 caddr_t CADDR1 = 0;
165 static pt_entry_t *msgbufmap;
166
167 uint64_t KPTphys;
168
169 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
170 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
171 static void     i386_protection_init (void);
172 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
173
174 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
175 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
176                                 vm_offset_t sva);
177 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
178 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
179                                 vm_offset_t va);
180 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
181 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
182                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
183
184 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
185
186 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
187 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
188 #if JGPMAP32
189 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
190 #endif
191 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
192 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
193
194 /*
195  * pmap_pte_quick:
196  *
197  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
198  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
199  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
200  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
201  *
202  *      Should only be called while in a critical section.
203  */
204 #if JGPMAP32
205 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
206
207 static pt_entry_t *
208 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
209 {
210         return pmap_pte(pmap, va);
211 }
212 #endif
213
214 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
215 static __inline vm_pindex_t
216 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
217 {
218         return va >> PDRSHIFT;
219 }
220
221 /* Return various clipped indexes for a given VA */
222 static __inline vm_pindex_t
223 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
224 {
225
226         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
227 }
228
229 static __inline vm_pindex_t
230 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
231 {
232
233         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
234 }
235
236 static __inline vm_pindex_t
237 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
238 {
239
240         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
241 }
242
243 static __inline vm_pindex_t
244 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
245 {
246
247         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
248 }
249
250 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
251 static __inline pml4_entry_t *
252 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
253 {
254
255         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
256 }
257
258 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
259 static __inline pdp_entry_t *
260 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
261 {
262         pdp_entry_t *pdpe;
263
264         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
265         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
266 }
267
268 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
269 static __inline pdp_entry_t *
270 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
271 {
272         pml4_entry_t *pml4e;
273
274         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
275         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
276                 return NULL;
277         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
278 }
279
280 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
281 static __inline pd_entry_t *
282 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
283 {
284         pd_entry_t *pde;
285
286         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
287         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
288 }
289
290 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
291 static __inline pd_entry_t *
292 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
293 {
294         pdp_entry_t *pdpe;
295
296         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
297         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
298                  return NULL;
299         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
300 }
301
302 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
303 static __inline pt_entry_t *
304 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
305 {
306         pt_entry_t *pte;
307
308         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
309         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
310 }
311
312 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
313 static __inline pt_entry_t *
314 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
315 {
316         pd_entry_t *pde;
317
318         pde = pmap_pde(pmap, va);
319         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
320                 return NULL;
321         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
322                 return ((pt_entry_t *)pde);
323         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
324 }
325
326
327 #if JGV
328 PMAP_INLINE pt_entry_t *
329 vtopte(vm_offset_t va)
330 {
331         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
332                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
333
334         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
335 }
336
337 static __inline pd_entry_t *
338 vtopde(vm_offset_t va)
339 {
340         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
341                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
342
343         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
344 }
345 #else
346 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
347 vtopte(vm_offset_t va)
348 {
349         pt_entry_t *x;
350         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
351         assert(x != NULL);
352         return x;
353 }
354
355 static __inline pd_entry_t *
356 vtopde(vm_offset_t va)
357 {
358         pd_entry_t *x;
359         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
360         assert(x != NULL);
361         return x;
362 }
363 #endif
364
365 static uint64_t
366 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
367 {
368         uint64_t ret;
369
370         ret = *firstaddr;
371 #if JGV
372         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
373 #endif
374         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
375         return (ret);
376 }
377
378 static void
379 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
380 {
381         int i;
382         pml4_entry_t *KPML4virt;
383         pdp_entry_t *KPDPvirt;
384         pd_entry_t *KPDvirt;
385         pt_entry_t *KPTvirt;
386         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
387         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
388
389         /*
390          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
391          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
392          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
393          *
394          * Maxmem is in pages.
395          */
396         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
397
398         /*
399          * Allocate pages
400          */
401         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
402         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
403         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
404         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
405
406         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
407         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
408         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
409         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
410
411         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
412         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
413         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
414         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
415
416         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
417         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
418                 KPDvirt[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
419                 KPDvirt[i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
420         }
421
422         /* And connect up the PD to the PDP */
423         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
424                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
425                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
426         }
427
428         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
429         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
430         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
431
432         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
433         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
434         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
435 }
436
437 /*
438  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
439  *
440  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
441  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
442  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
443  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
444  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
445  *      (physical) address starting relative to 0]
446  */
447 void
448 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
449 {
450         vm_offset_t va;
451         pt_entry_t *pte;
452
453         /*
454          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
455          */
456         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
457
458         virtual_start = KvaStart + *firstaddr;
459         virtual_end = KvaEnd;
460
461         /*
462          * Initialize protection array.
463          */
464         i386_protection_init();
465
466         /*
467          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
468          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
469          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
470          *
471          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
472          * for mmu pages.
473          */
474         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
475         kernel_pmap.pm_count = 1;
476         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
477         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
478         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
479         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
480         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
481         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
482
483         /*
484          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
485          * mapping of pages.
486          */
487 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
488         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
489
490         va = virtual_start;
491         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
492
493         /*
494          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
495          */
496         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
497
498 #if JGV
499         /*
500          * Crashdump maps.
501          */
502         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
503 #endif
504
505         /*
506          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
507          * /dev/mem.
508          */
509         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
510
511         /*
512          * msgbufp is used to map the system message buffer.
513          * XXX msgbufmap is not used.
514          */
515         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
516                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
517
518         virtual_start = va;
519
520         *CMAP1 = 0;
521
522         cpu_invltlb();
523 }
524
525 /*
526  *      Initialize the pmap module.
527  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
528  *      system needs to map virtual memory.
529  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
530  *      way, discontiguous physical memory.
531  */
532 void
533 pmap_init(void)
534 {
535         int i;
536         int initial_pvs;
537
538         /*
539          * object for kernel page table pages
540          */
541         /* JG I think the number can be arbitrary */
542         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
543
544         /*
545          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
546          * pv_head_table.
547          */
548
549         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
550                 vm_page_t m;
551
552                 m = &vm_page_array[i];
553                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
554                 m->md.pv_list_count = 0;
555         }
556
557         /*
558          * init the pv free list
559          */
560         initial_pvs = vm_page_array_size;
561         if (initial_pvs < MINPV)
562                 initial_pvs = MINPV;
563         pvzone = &pvzone_store;
564         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
565                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
566         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
567                 initial_pvs);
568
569         /*
570          * Now it is safe to enable pv_table recording.
571          */
572         pmap_initialized = TRUE;
573 }
574
575 /*
576  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
577  * high water mark so that the system can recover from excessive
578  * numbers of pv entries.
579  */
580 void
581 pmap_init2(void)
582 {
583         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
584
585         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
586         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
587         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
588         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
589         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
590 }
591
592
593 /***************************************************
594  * Low level helper routines.....
595  ***************************************************/
596
597 /*
598  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
599  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
600  * be managed anyhow.
601  *
602  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
603  * this function only applies to the kernel pmap.
604  */
605 static int
606 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
607 {
608         if (pmap != &kernel_pmap)
609                 return 1;
610         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
611                 return 1;
612         else
613                 return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
618  *
619  * No requirements.
620  */
621 vm_paddr_t
622 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
623 {
624         vm_paddr_t rtval;
625         pt_entry_t *pte;
626         pd_entry_t pde, *pdep;
627
628         lwkt_gettoken(&vm_token);
629         rtval = 0;
630         pdep = pmap_pde(pmap, va);
631         if (pdep != NULL) {
632                 pde = *pdep;
633                 if (pde) {
634                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
635                                 /* JGV */
636                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
637                         } else {
638                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
639                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
640                         }
641                 }
642         }
643         lwkt_reltoken(&vm_token);
644         return rtval;
645 }
646
647 /*
648  *      Routine:        pmap_kextract
649  *      Function:
650  *              Extract the physical page address associated
651  *              kernel virtual address.
652  */
653 vm_paddr_t
654 pmap_kextract(vm_offset_t va)
655 {
656         pd_entry_t pde;
657         vm_paddr_t pa;
658
659         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
660
661         /*
662          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
663          */
664 #if 0
665         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
666                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
667         } else {
668 #endif
669                 pde = *vtopde(va);
670                 if (pde & VPTE_PS) {
671                         /* JGV */
672                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
673                 } else {
674                         /*
675                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
676                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
677                          * be used to access the PTE because it would use the
678                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
679                          * because the page table page is preserved by the
680                          * promotion.
681                          */
682                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
683                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
684                 }
685 #if 0
686         }
687 #endif
688         return pa;
689 }
690
691 /***************************************************
692  * Low level mapping routines.....
693  ***************************************************/
694
695 /*
696  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
697  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
698  *
699  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
700  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
701  */
702 void
703 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
704 {
705         pt_entry_t *pte;
706         pt_entry_t npte;
707
708         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
709         npte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
710         pte = vtopte(va);
711         if (*pte & VPTE_V)
712                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
713         *pte = npte;
714 }
715
716 /*
717  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
718  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
719  * by other cpus.
720  *
721  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
722  * pmap_kenter_sync*() is called.
723  */
724 void
725 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
726 {
727         pt_entry_t *pte;
728         pt_entry_t npte;
729
730         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
731
732         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
733         pte = vtopte(va);
734         if (*pte & VPTE_V)
735                 pmap_inval_pte_quick(pte, &kernel_pmap, va);
736         *pte = npte;
737         //cpu_invlpg((void *)va);
738 }
739
740 /*
741  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
742  * some other cpu so it can be used on all cpus.
743  *
744  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
745  */
746 void
747 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
748 {
749         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
750 }
751
752 /*
753  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
754  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
755  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
756  *
757  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
758  */
759 void
760 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
761 {
762         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
763 }
764
765 /*
766  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
767  */
768 void
769 pmap_kremove(vm_offset_t va)
770 {
771         pt_entry_t *pte;
772
773         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
774
775         pte = vtopte(va);
776         if (*pte & VPTE_V)
777                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
778         *pte = 0;
779 }
780
781 /*
782  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
783  * only with this cpu.
784  *
785  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
786  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
787  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
788  */
789 void
790 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
791 {
792         pt_entry_t *pte;
793
794         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
795
796         pte = vtopte(va);
797         if (*pte & VPTE_V)
798                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
799         *pte = 0;
800 }
801
802 /*
803  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
804  *      virtual address space.
805  *
806  *      For now, VM is already on, we only need to map the
807  *      specified memory.
808  */
809 vm_offset_t
810 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
811 {
812         return PHYS_TO_DMAP(start);
813 }
814
815
816 /*
817  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
818  */
819 void
820 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
821 {
822         vm_offset_t end_va;
823
824         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
825         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
826
827         while (va < end_va) {
828                 pt_entry_t *pte;
829
830                 pte = vtopte(va);
831                 if (*pte & VPTE_V)
832                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
833                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
834                 va += PAGE_SIZE;
835                 m++;
836         }
837 }
838
839 /*
840  * Undo the effects of pmap_qenter*().
841  */
842 void
843 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
844 {
845         vm_offset_t end_va;
846
847         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
848         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
849
850         while (va < end_va) {
851                 pt_entry_t *pte;
852
853                 pte = vtopte(va);
854                 if (*pte & VPTE_V)
855                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
856                 *pte = 0;
857                 va += PAGE_SIZE;
858         }
859 }
860
861 /*
862  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
863  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
864  *
865  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
866  * the call should be made with a critical section held so the page's object
867  * association remains valid on return.
868  */
869 static vm_page_t
870 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
871 {
872         vm_page_t m;
873
874         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
875         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
876
877         return(m);
878 }
879
880 /*
881  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
882  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
883  */
884 void
885 pmap_init_thread(thread_t td)
886 {
887         /* enforce pcb placement */
888         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
889         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
890         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
891 }
892
893 /*
894  * This routine directly affects the fork perf for a process.
895  */
896 void
897 pmap_init_proc(struct proc *p)
898 {
899 }
900
901 /***************************************************
902  * Page table page management routines.....
903  ***************************************************/
904
905 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
906                         vm_page_t m);
907
908 /*
909  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
910  * drops to zero, then it decrements the wire count.
911  *
912  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
913  * on the page.
914  */
915 static int
916 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
917 {
918         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
919         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
920                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
921
922         if (m->hold_count == 1) {
923                 /*
924                  * Unmap the page table page.
925                  */
926                 //abort(); /* JG */
927                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
928
929                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
930                         /* PDP page */
931                         pml4_entry_t *pml4;
932                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
933                         *pml4 = 0;
934                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
935                         /* PD page */
936                         pdp_entry_t *pdp;
937                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
938                         *pdp = 0;
939                 } else {
940                         /* PT page */
941                         pd_entry_t *pd;
942                         pd = pmap_pde(pmap, va);
943                         *pd = 0;
944                 }
945
946                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
947                 --pmap->pm_stats.resident_count;
948
949                 if (pmap->pm_ptphint == m)
950                         pmap->pm_ptphint = NULL;
951
952                 if (m->pindex < NUPDE) {
953                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
954                         vm_page_t pdpg;
955
956                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
957                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
958                 }
959                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
960                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
961                         vm_page_t pdppg;
962
963                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
964                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
965                 }
966
967                 /*
968                  * This was our last hold, the page had better be unwired
969                  * after we decrement wire_count.
970                  *
971                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
972                  * multiple wire counts.
973                  */
974                 vm_page_unhold(m);
975                 --m->wire_count;
976                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
977                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
978                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
979                 vm_page_flash(m);
980                 vm_page_free_zero(m);
981                 return 1;
982         } else {
983                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
984                 vm_page_unhold(m);
985                 vm_page_wakeup(m);
986                 return 0;
987         }
988 }
989
990 static __inline int
991 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
992 {
993         KKASSERT(m->hold_count > 0);
994         if (m->hold_count > 1) {
995                 vm_page_unhold(m);
996                 return 0;
997         } else {
998                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  * After removing a page table entry, this routine is used to
1004  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1005  */
1006 static int
1007 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1008 {
1009         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1010         vm_pindex_t ptepindex;
1011
1012         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1013
1014         if (mpte == NULL) {
1015                 /*
1016                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1017                  */
1018                 if (pmap == &kernel_pmap)
1019                         return(0);
1020                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1021                 if (pmap->pm_ptphint &&
1022                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1023                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1024                 } else {
1025                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1026                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1027                         vm_page_wakeup(mpte);
1028                 }
1029         }
1030
1031         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1036  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1037  *
1038  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1039  * space, never kernel address space.
1040  */
1041 void
1042 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1043 {
1044         pmap_pinit(pmap);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1049  * such as one in a vmspace structure.
1050  */
1051 void
1052 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1053 {
1054         vm_page_t ptdpg;
1055
1056         /*
1057          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1058          * page directory table.
1059          */
1060         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1061                 pmap->pm_pml4 =
1062                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1063         }
1064
1065         /*
1066          * Allocate an object for the ptes
1067          */
1068         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1069                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1070
1071         /*
1072          * Allocate the page directory page, unless we already have
1073          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1074          * already be set appropriately.
1075          */
1076         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1077                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj,
1078                                      NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1079                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1080                                      VM_ALLOC_ZERO);
1081                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1082                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1083                 vm_page_wire(ptdpg);
1084                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1085                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1086         }
1087         pmap->pm_count = 1;
1088         pmap->pm_active = 0;
1089         pmap->pm_ptphint = NULL;
1090         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1091         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1092         spin_init(&pmap->pm_spin);
1093         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1094         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1095         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1096 }
1097
1098 /*
1099  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1100  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1101  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1102  * of cleanup work to do here.
1103  *
1104  * No requirements.
1105  */
1106 void
1107 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1108 {
1109         vm_page_t p;
1110
1111         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1112         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1113                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1114                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1115                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1116                 p->wire_count--;
1117                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1118                 vm_page_free_zero(p);
1119                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1120         }
1121         if (pmap->pm_pml4) {
1122                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1123                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1124         }
1125         if (pmap->pm_pteobj) {
1126                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1127                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1128         }
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1133  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1134  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1135  * then copies the template.
1136  *
1137  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1138  *
1139  * No requirements.
1140  */
1141 void
1142 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1143 {
1144         spin_lock(&pmap_spin);
1145         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1146         spin_unlock(&pmap_spin);
1147 }
1148
1149 /*
1150  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1151  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1152  *
1153  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1154  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1155  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1156  */
1157 static int
1158 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1159 {
1160         /*
1161          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1162          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1163          * might as well be placed directly into the zero queue.
1164          */
1165         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1166                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1167                 return 0;
1168         }
1169
1170         /*
1171          * Remove the page table page from the processes address space.
1172          */
1173         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1174                 /*
1175                  * We are the pml4 table itself.
1176                  */
1177                 /* XXX anything to do here? */
1178         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1179                 /*
1180                  * We are a PDP page.
1181                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1182                  */
1183                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1184                 KKASSERT(m4 != NULL);
1185                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1186                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1187                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1188                 pml4[idx] = 0;
1189                 m4->hold_count--;
1190                 /* JG What about wire_count? */
1191         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1192                 /*
1193                  * We are a PD page.
1194                  * We look for the PDP entry that points to us.
1195                  */
1196                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1197                 KKASSERT(m3 != NULL);
1198                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1199                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1200                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1201                 pdp[idx] = 0;
1202                 m3->hold_count--;
1203                 /* JG What about wire_count? */
1204         } else {
1205                 /* We are a PT page.
1206                  * We look for the PD entry that points to us.
1207                  */
1208                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1209                 KKASSERT(m2 != NULL);
1210                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1211                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1212                 pd[idx] = 0;
1213                 m2->hold_count--;
1214                 /* JG What about wire_count? */
1215         }
1216         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1217         --pmap->pm_stats.resident_count;
1218
1219         if (p->hold_count)  {
1220                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1221         }
1222         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1223                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1224
1225         /*
1226          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1227          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1228          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1229          */
1230         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1231                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1232                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1233                 vm_page_wakeup(p);
1234         } else {
1235                 abort();
1236                 p->wire_count--;
1237                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1238                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1239                 vm_page_free(p);
1240         }
1241         return 1;
1242 }
1243
1244 /*
1245  * this routine is called if the page table page is not
1246  * mapped correctly.
1247  */
1248 static vm_page_t
1249 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1250 {
1251         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1252
1253         /*
1254          * Find or fabricate a new pagetable page.  Handle allocation
1255          * races by checking m->valid.
1256          */
1257         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1258                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1259
1260         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1261                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1262
1263         /*
1264          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1265          * the caller.
1266          */
1267         m->hold_count++;
1268         vm_page_wire(m);
1269
1270         /*
1271          * Map the pagetable page into the process address space, if
1272          * it isn't already there.
1273          */
1274         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1275
1276         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1277                 pml4_entry_t *pml4;
1278                 vm_pindex_t pml4index;
1279
1280                 /* Wire up a new PDP page */
1281                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1282                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1283                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1284                         VPTE_A | VPTE_M;
1285         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1286                 vm_pindex_t pml4index;
1287                 vm_pindex_t pdpindex;
1288                 pml4_entry_t *pml4;
1289                 pdp_entry_t *pdp;
1290
1291                 /* Wire up a new PD page */
1292                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1293                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1294
1295                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1296                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1297                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1298                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1299                              == NULL) {
1300                                 --m->wire_count;
1301                                 vm_page_free(m);
1302                                 return (NULL);
1303                         }
1304                 } else {
1305                         /* Add reference to the PDP page */
1306                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1307                         pdppg->hold_count++;
1308                 }
1309                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1310
1311                 /* Now find the pdp page */
1312                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1313                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1314                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1315                        VPTE_A | VPTE_M;
1316         } else {
1317                 vm_pindex_t pml4index;
1318                 vm_pindex_t pdpindex;
1319                 pml4_entry_t *pml4;
1320                 pdp_entry_t *pdp;
1321                 pd_entry_t *pd;
1322
1323                 /* Wire up a new PT page */
1324                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1325                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1326
1327                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1328                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1329                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1330                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1331                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1332                          * the missing PDP page and will also allocate
1333                          * the PD page we need.
1334                          */
1335                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1336                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1337                              == NULL) {
1338                                 --m->wire_count;
1339                                 vm_page_free(m);
1340                                 return (NULL);
1341                         }
1342                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1343                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1344                 } else {
1345                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1346                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1347                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1348                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1349                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1350                                      == NULL) {
1351                                         --m->wire_count;
1352                                         vm_page_free(m);
1353                                         return (NULL);
1354                                 }
1355                         } else {
1356                                 /* Add reference to the PD page */
1357                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1358                                 pdpg->hold_count++;
1359                         }
1360                 }
1361                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1362
1363                 /* Now we know where the page directory page is */
1364                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1365                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1366                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1367                       VPTE_A | VPTE_M;
1368         }
1369
1370         /*
1371          * Set the page table hint
1372          */
1373         pmap->pm_ptphint = m;
1374         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1375         vm_page_wakeup(m);
1376
1377         return m;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1382  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1383  *
1384  * Only used with user pmaps.
1385  */
1386 static vm_page_t
1387 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1388 {
1389         vm_pindex_t ptepindex;
1390         pd_entry_t *pd;
1391         vm_page_t m;
1392
1393         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1394
1395         /*
1396          * Calculate pagetable page index
1397          */
1398         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1399
1400         /*
1401          * Get the page directory entry
1402          */
1403         pd = pmap_pde(pmap, va);
1404
1405         /*
1406          * This supports switching from a 2MB page to a
1407          * normal 4K page.
1408          */
1409         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1410                 panic("no promotion/demotion yet");
1411                 *pd = 0;
1412                 pd = NULL;
1413                 /*cpu_invltlb();*/
1414                 /*smp_invltlb();*/
1415         }
1416
1417         /*
1418          * If the page table page is mapped, we just increment the
1419          * hold count, and activate it.
1420          */
1421         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1422                 /* YYY hint is used here on i386 */
1423                 m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1424                 pmap->pm_ptphint = m;
1425                 vm_page_hold(m);
1426                 vm_page_wakeup(m);
1427                 return m;
1428         }
1429         /*
1430          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1431          */
1432         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1433 }
1434
1435
1436 /***************************************************
1437  * Pmap allocation/deallocation routines.
1438  ***************************************************/
1439
1440 /*
1441  * Release any resources held by the given physical map.
1442  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1443  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1444  *
1445  * Caller must hold pmap->pm_token
1446  */
1447 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1448
1449 void
1450 pmap_release(struct pmap *pmap)
1451 {
1452         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1453         struct rb_vm_page_scan_info info;
1454
1455         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1456
1457 #if defined(DIAGNOSTIC)
1458         if (object->ref_count != 1)
1459                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1460 #endif
1461
1462         info.pmap = pmap;
1463         info.object = object;
1464
1465         spin_lock(&pmap_spin);
1466         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1467         spin_unlock(&pmap_spin);
1468
1469         vm_object_hold(object);
1470         do {
1471                 info.error = 0;
1472                 info.mpte = NULL;
1473                 info.limit = object->generation;
1474
1475                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1476                                         pmap_release_callback, &info);
1477                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1478                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1479                                 info.error = 1;
1480                 }
1481         } while (info.error);
1482         vm_object_drop(object);
1483 }
1484
1485 static int
1486 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1487 {
1488         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1489
1490         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1491                 info->mpte = p;
1492                 return(0);
1493         }
1494         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1495                 info->error = 1;
1496                 return(-1);
1497         }
1498         if (info->object->generation != info->limit) {
1499                 info->error = 1;
1500                 return(-1);
1501         }
1502         return(0);
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1507  *
1508  * No requirements.
1509  */
1510 void
1511 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1512 {
1513         vm_offset_t addr;
1514         vm_paddr_t paddr;
1515         vm_offset_t ptppaddr;
1516         vm_page_t nkpg;
1517         pd_entry_t *pde, newpdir;
1518         pdp_entry_t newpdp;
1519
1520         addr = kend;
1521
1522         vm_object_hold(kptobj);
1523         if (kernel_vm_end == 0) {
1524                 kernel_vm_end = KvaStart;
1525                 nkpt = 0;
1526                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1527                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1528                         nkpt++;
1529                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1530                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1531                                 break;
1532                         }
1533                 }
1534         }
1535         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1536         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1537                 addr = kernel_map.max_offset;
1538         while (kernel_vm_end < addr) {
1539                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1540                 if (pde == NULL) {
1541                         /* We need a new PDP entry */
1542                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1543                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1544                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1545                         if (nkpg == NULL) {
1546                                 panic("pmap_growkernel: no memory to "
1547                                       "grow kernel");
1548                         }
1549                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1550                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1551                                 pmap_zero_page(paddr);
1552                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1553                         newpdp = (pdp_entry_t)(paddr | VPTE_V | VPTE_R |
1554                                                VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1555                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1556                         nkpt++;
1557                         continue; /* try again */
1558                 }
1559                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1560                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1561                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1562                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1563                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1564                                 break;
1565                         }
1566                         continue;
1567                 }
1568
1569                 /*
1570                  * This index is bogus, but out of the way
1571                  */
1572                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1573                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1574                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1575                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1576                 if (nkpg == NULL)
1577                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1578
1579                 vm_page_wire(nkpg);
1580                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1581                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1582                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1583                 newpdir = (pd_entry_t)(ptppaddr | VPTE_V | VPTE_R |
1584                                        VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1585                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1586                 nkpt++;
1587
1588                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1589                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1590                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1591                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1592                         break;
1593                 }
1594         }
1595         vm_object_drop(kptobj);
1596 }
1597
1598 /*
1599  * Retire the given physical map from service.  Should only be called
1600  * if the map contains no valid mappings.
1601  *
1602  * No requirements.
1603  */
1604 void
1605 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1606 {
1607         if (pmap == NULL)
1608                 return;
1609
1610         lwkt_gettoken(&vm_token);
1611         if (--pmap->pm_count == 0) {
1612                 pmap_release(pmap);
1613                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1614         }
1615         lwkt_reltoken(&vm_token);
1616 }
1617
1618 /*
1619  * Add a reference to the specified pmap.
1620  *
1621  * No requirements.
1622  */
1623 void
1624 pmap_reference(pmap_t pmap)
1625 {
1626         if (pmap) {
1627                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1628                 ++pmap->pm_count;
1629                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1630         }
1631 }
1632
1633 /************************************************************************
1634  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1635  ************************************************************************
1636  *
1637  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1638  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1639  * calls to the real kernel.
1640  */
1641 void
1642 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1643 {
1644         int r;
1645         void *rp;
1646         vpte_t vpte;
1647
1648 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1649
1650         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1651                 panic("vmspace_create() failed");
1652
1653         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1654                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1655                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1656                           MemImageFd, 0);
1657         if (rp == MAP_FAILED)
1658                 panic("vmspace_mmap: failed");
1659         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1660                          MADV_NOSYNC, 0);
1661         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
1662         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1663                              MADV_SETMAP, vpte);
1664         if (r < 0)
1665                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1666 }
1667
1668 void
1669 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1670 {
1671         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1672                 panic("vmspace_destroy() failed");
1673 }
1674
1675 /***************************************************
1676 * page management routines.
1677  ***************************************************/
1678
1679 /*
1680  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1681  * called from an interrupt.
1682  */
1683 static __inline void
1684 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1685 {
1686         pv_entry_count--;
1687         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1688         zfree(pvzone, pv);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1693  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1694  */
1695 static pv_entry_t
1696 get_pv_entry(void)
1697 {
1698         pv_entry_count++;
1699         if (pv_entry_high_water &&
1700                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1701                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1702                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1703                 wakeup(&vm_pages_needed);
1704         }
1705         return zalloc(pvzone);
1706 }
1707
1708 /*
1709  * This routine is very drastic, but can save the system
1710  * in a pinch.
1711  *
1712  * No requirements.
1713  */
1714 void
1715 pmap_collect(void)
1716 {
1717         int i;
1718         vm_page_t m;
1719         static int warningdone=0;
1720
1721         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1722                 return;
1723         lwkt_gettoken(&vm_token);
1724         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1725
1726         if (warningdone < 5) {
1727                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1728                 warningdone++;
1729         }
1730
1731         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1732                 m = &vm_page_array[i];
1733                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1734                         continue;
1735                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1736                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1737                                 pmap_remove_all(m);
1738                         }
1739                         vm_page_wakeup(m);
1740                 }
1741         }
1742         lwkt_reltoken(&vm_token);
1743 }
1744
1745
1746 /*
1747  * If it is the first entry on the list, it is actually
1748  * in the header and we must copy the following entry up
1749  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1750  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1751  *
1752  * caller must hold vm_token.
1753  */
1754 static int
1755 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1756 {
1757         pv_entry_t pv;
1758         int rtval;
1759
1760         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1761                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1762                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1763                                 break;
1764                 }
1765         } else {
1766                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1767                         if (va == pv->pv_va)
1768                                 break;
1769                 }
1770         }
1771
1772         /*
1773          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1774          * managed, even if the page being removed IS managed.
1775          */
1776         rtval = 0;
1777         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1778         if (pv) {
1779                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1780                 m->md.pv_list_count--;
1781                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1782                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1783                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1784                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1785                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1786                 ++pmap->pm_generation;
1787                 KKASSERT(pmap->pm_pteobj != NULL);
1788                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1789                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1790                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1791                 free_pv_entry(pv);
1792         }
1793         return rtval;
1794 }
1795
1796 /*
1797  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1798  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1799  */
1800 static void
1801 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1802 {
1803         pv_entry_t pv;
1804
1805         crit_enter();
1806         pv = get_pv_entry();
1807         pv->pv_va = va;
1808         pv->pv_pmap = pmap;
1809         pv->pv_ptem = mpte;
1810
1811         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1812         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1813         m->md.pv_list_count++;
1814         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1815
1816         crit_exit();
1817 }
1818
1819 /*
1820  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1821  */
1822 static int
1823 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1824 {
1825         pt_entry_t oldpte;
1826         vm_page_t m;
1827
1828         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1829         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1830                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1831         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1832
1833 #if 0
1834         /*
1835          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1836          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1837          * the SMP case.
1838          */
1839         if (oldpte & PG_G)
1840                 cpu_invlpg((void *)va);
1841 #endif
1842         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1843         --pmap->pm_stats.resident_count;
1844         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1845                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1846                 if (oldpte & VPTE_M) {
1847 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1848                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1849                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1850                                         "writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1851                                         va, oldpte);
1852                         }
1853 #endif
1854                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1855                                 vm_page_dirty(m);
1856                 }
1857                 if (oldpte & VPTE_A)
1858                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1859                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1860         } else {
1861                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1862         }
1863
1864         return 0;
1865 }
1866
1867 /*
1868  * pmap_remove_page:
1869  *
1870  *      Remove a single page from a process address space.
1871  *
1872  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1873  *      not kernel_pmap.
1874  */
1875 static void
1876 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1877 {
1878         pt_entry_t *pte;
1879
1880         pte = pmap_pte(pmap, va);
1881         if (pte == NULL)
1882                 return;
1883         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
1884                 return;
1885         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1886 }
1887
1888 /*
1889  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1890  *
1891  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
1892  * the page size.
1893  *
1894  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1895  * not kernel_pmap.
1896  *
1897  * No requirements.
1898  */
1899 void
1900 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1901 {
1902         vm_offset_t va_next;
1903         pml4_entry_t *pml4e;
1904         pdp_entry_t *pdpe;
1905         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1906         pt_entry_t *pte;
1907
1908         if (pmap == NULL)
1909                 return;
1910
1911         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1912         lwkt_gettoken(&vm_token);
1913         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1914         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1915                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1916                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1917                 return;
1918         }
1919
1920         /*
1921          * special handling of removing one page.  a very
1922          * common operation and easy to short circuit some
1923          * code.
1924          */
1925         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
1926                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
1927                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
1928                         pmap_remove_page(pmap, sva);
1929                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1930                         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1931                         return;
1932                 }
1933         }
1934
1935         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1936                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
1937                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
1938                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
1939                         if (va_next < sva)
1940                                 va_next = eva;
1941                         continue;
1942                 }
1943
1944                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
1945                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
1946                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
1947                         if (va_next < sva)
1948                                 va_next = eva;
1949                         continue;
1950                 }
1951
1952                 /*
1953                  * Calculate index for next page table.
1954                  */
1955                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1956                 if (va_next < sva)
1957                         va_next = eva;
1958
1959                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1960                 ptpaddr = *pde;
1961
1962                 /*
1963                  * Weed out invalid mappings.
1964                  */
1965                 if (ptpaddr == 0)
1966                         continue;
1967
1968                 /*
1969                  * Check for large page.
1970                  */
1971                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
1972                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
1973                         KKASSERT(*pde != 0);
1974                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
1975                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1976                         continue;
1977                 }
1978
1979                 /*
1980                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1981                  * by the current page table page, or to the end of the
1982                  * range being removed.
1983                  */
1984                 if (va_next > eva)
1985                         va_next = eva;
1986
1987                 /*
1988                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1989                  */
1990                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1991                     sva += PAGE_SIZE) {
1992                         if (*pte == 0)
1993                                 continue;
1994                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
1995                                 break;
1996                 }
1997         }
1998         lwkt_reltoken(&vm_token);
1999         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2004  * Reflects back modify bits to the pager.
2005  *
2006  * This routine may not be called from an interrupt.
2007  *
2008  * No requirements.
2009  */
2010 static void
2011 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2012 {
2013         pt_entry_t *pte, tpte;
2014         pv_entry_t pv;
2015
2016 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2017         /*
2018          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2019          * pages!
2020          */
2021         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2022                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2023         }
2024 #endif
2025
2026         lwkt_gettoken(&vm_token);
2027         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2028                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2029                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2030
2031                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2032                 KKASSERT(pte != NULL);
2033
2034                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2035                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2036                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2037                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2038
2039                 if (tpte & VPTE_A)
2040                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2041
2042                 /*
2043                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2044                  */
2045                 if (tpte & VPTE_M) {
2046 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2047                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2048                                 kprintf(
2049         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2050                                     pv->pv_va, tpte);
2051                         }
2052 #endif
2053                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2054                                 vm_page_dirty(m);
2055                 }
2056                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2057                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2058                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2059                 m->md.pv_list_count--;
2060                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2061                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2062                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2063                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2064                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2065                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2066                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2067                 free_pv_entry(pv);
2068         }
2069         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2070         lwkt_reltoken(&vm_token);
2071 }
2072
2073 /*
2074  * Set the physical protection on the specified range of this map
2075  * as requested.
2076  *
2077  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2078  * not the kernel_pmap.
2079  *
2080  * No requirements.
2081  */
2082 void
2083 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2084 {
2085         vm_offset_t va_next;
2086         pml4_entry_t *pml4e;
2087         pdp_entry_t *pdpe;
2088         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2089         pt_entry_t *pte;
2090
2091         /* JG review for NX */
2092
2093         if (pmap == NULL)
2094                 return;
2095
2096         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2097                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2098                 return;
2099         }
2100
2101         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2102                 return;
2103
2104         lwkt_gettoken(&vm_token);
2105
2106         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2107
2108                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2109                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2110                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2111                         if (va_next < sva)
2112                                 va_next = eva;
2113                         continue;
2114                 }
2115
2116                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2117                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2118                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2119                         if (va_next < sva)
2120                                 va_next = eva;
2121                         continue;
2122                 }
2123
2124                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2125                 if (va_next < sva)
2126                         va_next = eva;
2127
2128                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2129                 ptpaddr = *pde;
2130
2131                 /*
2132                  * Check for large page.
2133                  */
2134                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2135                         /* JG correct? */
2136                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2137                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2138                         continue;
2139                 }
2140
2141                 /*
2142                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2143                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2144                  */
2145                 if (ptpaddr == 0)
2146                         continue;
2147
2148                 if (va_next > eva)
2149                         va_next = eva;
2150
2151                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2152                     sva += PAGE_SIZE) {
2153                         pt_entry_t pbits;
2154                         vm_page_t m;
2155
2156                         /*
2157                          * Clean managed pages and also check the accessed
2158                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2159                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2160                          * access will force a fault rather then setting
2161                          * the modified bit at an unexpected time.
2162                          */
2163                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2164                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2165                                 m = NULL;
2166                                 if (pbits & VPTE_A) {
2167                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2168                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2169                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2170                                 }
2171                                 if (pbits & VPTE_M) {
2172                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2173                                                 if (m == NULL)
2174                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2175                                                 vm_page_dirty(m);
2176                                         }
2177                                 }
2178                         } else {
2179                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2180                         }
2181                 }
2182         }
2183         lwkt_reltoken(&vm_token);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2188  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2189  *
2190  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2191  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2192  *
2193  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2194  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2195  *
2196  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2197  * kernel_pmap.
2198  *
2199  * No requirements.
2200  */
2201 void
2202 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2203            boolean_t wired)
2204 {
2205         vm_paddr_t pa;
2206         pd_entry_t *pde;
2207         pt_entry_t *pte;
2208         vm_paddr_t opa;
2209         pt_entry_t origpte, newpte;
2210         vm_page_t mpte;
2211
2212         if (pmap == NULL)
2213                 return;
2214
2215         va = trunc_page(va);
2216
2217         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2218         lwkt_gettoken(&vm_token);
2219
2220         /*
2221          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2222          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2223          */
2224         if (pmap == &kernel_pmap)
2225                 mpte = NULL;
2226         else
2227                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2228
2229         pde = pmap_pde(pmap, va);
2230         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2231                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2232                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2233                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2234         } else {
2235                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2236         }
2237
2238         KKASSERT(pte != NULL);
2239         /*
2240          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2241          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2242          * if an attempt is made to write to the page.
2243          */
2244         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2245         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2246         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2247
2248         if (origpte & VPTE_PS)
2249                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2250
2251         /*
2252          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2253          */
2254         if (origpte && (opa == pa)) {
2255                 /*
2256                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2257                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2258                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2259                  * the PT page will be also.
2260                  */
2261                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2262                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2263                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2264                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2265
2266                 /*
2267                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2268                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2269                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2270                  * bits below.
2271                  */
2272                 if (mpte)
2273                         mpte->hold_count--;
2274
2275                 /*
2276                  * We might be turning off write access to the page,
2277                  * so we go ahead and sense modify status.
2278                  */
2279                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2280                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2281                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2282                                 vm_page_t om;
2283                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2284                                 vm_page_dirty(om);
2285                         }
2286                         pa |= VPTE_MANAGED;
2287                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2288                 }
2289                 goto validate;
2290         }
2291         /*
2292          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2293          * handle validating new mapping.
2294          */
2295         if (opa) {
2296                 int err;
2297                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2298                 if (err)
2299                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2300         }
2301
2302         /*
2303          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2304          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2305          * called at interrupt time.
2306          */
2307         if (pmap_initialized &&
2308             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2309                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2310                 pa |= VPTE_MANAGED;
2311                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2312         }
2313
2314         /*
2315          * Increment counters
2316          */
2317         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2318         if (wired)
2319                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2320
2321 validate:
2322         /*
2323          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2324          */
2325         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
2326
2327         if (wired)
2328                 newpte |= VPTE_WIRED;
2329         if (pmap != &kernel_pmap)
2330                 newpte |= VPTE_U;
2331
2332         /*
2333          * If the mapping or permission bits are different from the
2334          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2335          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2336          * to do now is update the bits.
2337          *
2338          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2339          * fault?
2340          */
2341         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2342                 *pte = newpte | VPTE_A;
2343                 if (newpte & VPTE_W)
2344                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2345         }
2346         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2347         lwkt_reltoken(&vm_token);
2348         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2349 }
2350
2351 /*
2352  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2353  *
2354  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2355  *
2356  * No requirements.
2357  */
2358 void
2359 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2360 {
2361         pt_entry_t *pte;
2362         vm_paddr_t pa;
2363         vm_page_t mpte;
2364         vm_pindex_t ptepindex;
2365         pd_entry_t *ptepa;
2366
2367         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2368
2369         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2370
2371         /*
2372          * Calculate pagetable page index
2373          */
2374         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2375
2376         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2377         lwkt_gettoken(&vm_token);
2378
2379         do {
2380                 /*
2381                  * Get the page directory entry
2382                  */
2383                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2384
2385                 /*
2386                  * If the page table page is mapped, we just increment
2387                  * the hold count, and activate it.
2388                  */
2389                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2390                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2391                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2392                         if (pmap->pm_ptphint &&
2393                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2394                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2395                         } else {
2396                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2397                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2398                                 vm_page_wakeup(mpte);
2399                         }
2400                         if (mpte)
2401                                 mpte->hold_count++;
2402                 } else {
2403                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2404                 }
2405         } while (mpte == NULL);
2406
2407         /*
2408          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2409          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2410          * just return.
2411          */
2412         pte = pmap_pte(pmap, va);
2413         if (*pte & VPTE_V) {
2414                 KKASSERT(mpte != NULL);
2415                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2416                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2417                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2418                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2419                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2420                 return;
2421         }
2422
2423         /*
2424          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2425          */
2426         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2427                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2428                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2429         }
2430
2431         /*
2432          * Increment counters
2433          */
2434         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2435
2436         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2437
2438         /*
2439          * Now validate mapping with RO protection
2440          */
2441         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2442                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2443         else
2444                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2445         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2446         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2447         lwkt_reltoken(&vm_token);
2448         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2453  * to be used for panic dumps.
2454  *
2455  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2456  */
2457 void *
2458 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2459 {
2460         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2461         return ((void *)crashdumpmap);
2462 }
2463
2464 #define MAX_INIT_PT (96)
2465
2466 /*
2467  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2468  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2469  * immediately after an mmap.
2470  *
2471  * No requirements.
2472  */
2473 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2474
2475 void
2476 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2477                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2478                     vm_size_t size, int limit)
2479 {
2480         struct rb_vm_page_scan_info info;
2481         struct lwp *lp;
2482         vm_size_t psize;
2483
2484         /*
2485          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2486          * or object.
2487          */
2488         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2489                 return;
2490
2491         /*
2492          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2493          */
2494         lp = curthread->td_lwp;
2495         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2496                 return;
2497
2498         psize = x86_64_btop(size);
2499
2500         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2501                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2502                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2503                 return;
2504         }
2505
2506         if (psize + pindex > object->size) {
2507                 if (object->size < pindex)
2508                         return;
2509                 psize = object->size - pindex;
2510         }
2511
2512         if (psize == 0)
2513                 return;
2514
2515         /*
2516          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2517          * any valid pages found into the pmap.
2518          *
2519          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2520          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2521          */
2522         info.start_pindex = pindex;
2523         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2524         info.limit = limit;
2525         info.mpte = NULL;
2526         info.addr = addr;
2527         info.pmap = pmap;
2528
2529         vm_object_hold(object);
2530         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2531                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2532         vm_object_drop(object);
2533 }
2534
2535 static
2536 int
2537 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2538 {
2539         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2540         vm_pindex_t rel_index;
2541         /*
2542          * don't allow an madvise to blow away our really
2543          * free pages allocating pv entries.
2544          */
2545         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2546                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2547                     return(-1);
2548         }
2549
2550         /*
2551          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2552          * busy (while holding the object token).
2553          */
2554         if (p->flags & PG_MARKER)
2555                 return 0;
2556         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2557                 return 0;
2558         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2559             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2560                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2561                         vm_page_deactivate(p);
2562                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2563                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2564                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2565         }
2566         vm_page_wakeup(p);
2567         return(0);
2568 }
2569
2570 /*
2571  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2572  * pre-fault the specified address.
2573  *
2574  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2575  * pte is already loaded into the slot.
2576  *
2577  * No requirements.
2578  */
2579 int
2580 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2581 {
2582         pt_entry_t *pte;
2583         pd_entry_t *pde;
2584         int ret;
2585
2586         lwkt_gettoken(&vm_token);
2587         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2588         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2589                 ret = 0;
2590         } else {
2591                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2592                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2593         }
2594         lwkt_reltoken(&vm_token);
2595         return (ret);
2596 }
2597
2598 /*
2599  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2600  *
2601  * The mapping must already exist in the pmap.
2602  * No other requirements.
2603  */
2604 void
2605 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2606 {
2607         pt_entry_t *pte;
2608
2609         if (pmap == NULL)
2610                 return;
2611
2612         lwkt_gettoken(&vm_token);
2613         pte = pmap_pte(pmap, va);
2614
2615         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2616                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2617         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2618                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2619
2620         /*
2621          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2622          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2623          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2624          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2625          * wiring changes.
2626          */
2627         if (wired)
2628                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2629         else
2630                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2631         lwkt_reltoken(&vm_token);
2632 }
2633
2634 /*
2635  *      Copy the range specified by src_addr/len
2636  *      from the source map to the range dst_addr/len
2637  *      in the destination map.
2638  *
2639  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2640  */
2641 void
2642 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2643         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2644 {
2645         /*
2646          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2647          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2648          * be the case.
2649          *
2650          * FIXME!
2651          */
2652         return;
2653 }
2654
2655 /*
2656  * pmap_zero_page:
2657  *
2658  *      Zero the specified physical page.
2659  *
2660  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2661  *      required.
2662  */
2663 void
2664 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2665 {
2666         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2667
2668         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2669 }
2670
2671 /*
2672  * pmap_page_assertzero:
2673  *
2674  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2675  */
2676 void
2677 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2678 {
2679         int i;
2680
2681         crit_enter();
2682         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2683
2684         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(int)) {
2685             if (*(int *)((char *)virt + i) != 0) {
2686                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2687                     (void *)virt);
2688             }
2689         }
2690         crit_exit();
2691 }
2692
2693 /*
2694  * pmap_zero_page:
2695  *
2696  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2697  *      its contents with bzero.
2698  *
2699  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2700  */
2701 void
2702 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2703 {
2704         crit_enter();
2705         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2706         bzero((char *)virt + off, size);
2707         crit_exit();
2708 }
2709
2710 /*
2711  * pmap_copy_page:
2712  *
2713  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2714  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2715  *      is required.
2716  */
2717 void
2718 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2719 {
2720         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2721
2722         crit_enter();
2723         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2724         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2725         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2726         crit_exit();
2727 }
2728
2729 /*
2730  * pmap_copy_page_frag:
2731  *
2732  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2733  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2734  *      is required.
2735  */
2736 void
2737 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2738 {
2739         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2740
2741         crit_enter();
2742         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2743         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2744         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2745               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2746               bytes);
2747         crit_exit();
2748 }
2749
2750 /*
2751  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2752  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2753  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2754  * subset of pmaps for proper page aging.
2755  *
2756  * No other requirements.
2757  */
2758 boolean_t
2759 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2760 {
2761         pv_entry_t pv;
2762         int loops = 0;
2763
2764         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2765                 return FALSE;
2766
2767         crit_enter();
2768         lwkt_gettoken(&vm_token);
2769
2770         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2771                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2772                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2773                         crit_exit();
2774                         return TRUE;
2775                 }
2776                 loops++;
2777                 if (loops >= 16)
2778                         break;
2779         }
2780         lwkt_reltoken(&vm_token);
2781         crit_exit();
2782         return (FALSE);
2783 }
2784
2785 /*
2786  * Remove all pages from specified address space this aids process
2787  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2788  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2789  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2790  * of running down an entire address space.
2791  *
2792  * No other requirements.
2793  */
2794 void
2795 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2796 {
2797         pt_entry_t *pte, tpte;
2798         pv_entry_t pv, npv;
2799         vm_page_t m;
2800         int save_generation;
2801
2802         if (pmap->pm_pteobj)
2803                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2804         lwkt_gettoken(&vm_token);
2805
2806         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2807                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2808                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2809                         continue;
2810                 }
2811
2812                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2813
2814                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2815
2816                 /*
2817                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2818                  * at this time
2819                  */
2820                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2821                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2822                         continue;
2823                 }
2824                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2825
2826                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
2827
2828                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2829                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2830
2831                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2832                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2833
2834                 /*
2835                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2836                  */
2837                 if (tpte & VPTE_M) {
2838                         vm_page_dirty(m);
2839                 }
2840
2841                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2842                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2843                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2844
2845                 m->md.pv_list_count--;
2846                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2847                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2848                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2849                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2850
2851                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2852                 free_pv_entry(pv);
2853
2854                 /*
2855                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2856                  * calls and other removals were made.
2857                  */
2858                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2859                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2860                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2861                 }
2862         }
2863         lwkt_reltoken(&vm_token);
2864         if (pmap->pm_pteobj)
2865                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2866 }
2867
2868 /*
2869  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2870  */
2871 static boolean_t
2872 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2873 {
2874         pv_entry_t pv;
2875         pt_entry_t *pte;
2876
2877         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2878                 return FALSE;
2879
2880         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2881                 return FALSE;
2882
2883         crit_enter();
2884
2885         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2886                 /*
2887                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2888                  * mark clean_map and ptes as never
2889                  * modified.
2890                  */
2891                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2892                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2893                                 continue;
2894                 }
2895
2896 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2897                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2898                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2899                         continue;
2900                 }
2901 #endif
2902                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2903                 if (*pte & bit) {
2904                         crit_exit();
2905                         return TRUE;
2906                 }
2907         }
2908         crit_exit();
2909         return (FALSE);
2910 }
2911
2912 /*
2913  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2914  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2915  *
2916  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2917  */
2918 static __inline void
2919 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2920 {
2921         pv_entry_t pv;
2922         pt_entry_t *pte;
2923         pt_entry_t pbits;
2924
2925         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2926                 return;
2927
2928         crit_enter();
2929
2930         /*
2931          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2932          * setting RO do we need to clear the VAC?
2933          */
2934         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2935                 /*
2936                  * don't write protect pager mappings
2937                  */
2938                 if (bit == VPTE_W) {
2939                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2940                                 continue;
2941                 }
2942
2943 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2944                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2945                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2946                         continue;
2947                 }
2948 #endif
2949
2950                 /*
2951                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2952                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2953                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2954                  *
2955                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2956                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2957                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2958                  * will never set our Modify bit again.
2959                  */
2960                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2961                 if (*pte & bit) {
2962                         if (bit == VPTE_W) {
2963                                 /*
2964                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2965                                  * VPTE_W
2966                                  */
2967                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2968                                                        pv->pv_va);
2969                                 if (pbits & VPTE_M)
2970                                         vm_page_dirty(m);
2971                         } else if (bit == VPTE_M) {
2972                                 /*
2973                                  * We do not have to make the page read-only
2974                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2975                                  * kernel will make the real PTE read-only
2976                                  * or otherwise detect the write and set
2977                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2978                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2979                                  * above).  This allows the real kernel to
2980                                  * handle the write fault without forwarding
2981                                  * the fault to us.
2982                                  */
2983                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2984                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2985                                 /*
2986                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2987                                  * the caller doesn't want us to update
2988                                  * the dirty status of the VM page.
2989                                  */
2990                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2991                         } else {
2992                                 /*
2993                                  * We've been asked to clear bits that do
2994                                  * not interact with hardware.
2995                                  */
2996                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2997                         }
2998                 }
2999         }
3000         crit_exit();
3001 }
3002
3003 /*
3004  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3005  *
3006  * No other requirements.
3007  */
3008 void
3009 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3010 {
3011         /* JG NX support? */
3012         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3013                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3014                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3015                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
3016                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3017                 } else {
3018                         pmap_remove_all(m);
3019                 }
3020                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3021         }
3022 }
3023
3024 vm_paddr_t
3025 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3026 {
3027         return (x86_64_ptob(ppn));
3028 }
3029
3030 /*
3031  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3032  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3033  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3034  * reference bits set.
3035  *
3036  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3037  * should be tested and standardized at some point in the future for
3038  * optimal aging of shared pages.
3039  *
3040  * No other requirements.
3041  */
3042 int
3043 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3044 {
3045         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3046         pt_entry_t *pte;
3047         int rtval = 0;
3048
3049         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3050                 return (rtval);
3051
3052         crit_enter();
3053         lwkt_gettoken(&vm_token);
3054
3055         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3056
3057                 pvf = pv;
3058
3059                 do {
3060                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3061
3062                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3063
3064                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3065
3066                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3067                                 continue;
3068
3069                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3070
3071                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3072 #ifdef SMP
3073                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3074 #else
3075                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
3076 #endif
3077                                 rtval++;
3078                                 if (rtval > 4) {
3079                                         break;
3080                                 }
3081                         }
3082                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3083         }
3084         lwkt_reltoken(&vm_token);
3085         crit_exit();
3086
3087         return (rtval);
3088 }
3089
3090 /*
3091  * Return whether or not the specified physical page was modified
3092  * in any physical maps.
3093  *
3094  * No other requirements.
3095  */
3096 boolean_t
3097 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3098 {
3099         boolean_t res;
3100
3101         lwkt_gettoken(&vm_token);
3102         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3103         lwkt_reltoken(&vm_token);
3104         return (res);
3105 }
3106
3107 /*
3108  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3109  *
3110  * No other requirements.
3111  */
3112 void
3113 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3114 {
3115         lwkt_gettoken(&vm_token);
3116         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3117         lwkt_reltoken(&vm_token);
3118 }
3119
3120 /*
3121  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3122  *
3123  * No other requirements.
3124  */
3125 void
3126 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3127 {
3128         lwkt_gettoken(&vm_token);
3129         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3130         lwkt_reltoken(&vm_token);
3131 }
3132
3133 /*
3134  * Miscellaneous support routines follow
3135  */
3136
3137 static void
3138 i386_protection_init(void)
3139 {
3140         int *kp, prot;
3141
3142         kp = protection_codes;
3143         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3144                 if (prot & VM_PROT_READ)
3145                         *kp |= VPTE_R;
3146                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3147                         *kp |= VPTE_W;
3148                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3149                         *kp |= VPTE_X;
3150                 ++kp;
3151         }
3152 }
3153
3154 /*
3155  * Perform the pmap work for mincore
3156  *
3157  * No other requirements.
3158  */
3159 int
3160 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3161 {
3162         pt_entry_t *ptep, pte;
3163         vm_page_t m;
3164         int val = 0;
3165
3166         lwkt_gettoken(&vm_token);
3167         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3168
3169         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3170                 vm_paddr_t pa;
3171
3172                 val = MINCORE_INCORE;
3173                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3174                         goto done;
3175
3176                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3177
3178                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3179
3180                 /*
3181                  * Modified by us
3182                  */
3183                 if (pte & VPTE_M)
3184                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3185                 /*
3186                  * Modified by someone
3187                  */
3188                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3189                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3190                 /*
3191                  * Referenced by us
3192                  */
3193                 if (pte & VPTE_A)
3194                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3195
3196                 /*
3197                  * Referenced by someone
3198                  */
3199                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3200                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3201                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3202                 }
3203         }
3204 done:
3205         lwkt_reltoken(&vm_token);
3206         return val;
3207 }
3208
3209 /*
3210  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3211  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3212  *
3213  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3214  */
3215 void
3216 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3217 {
3218         struct vmspace *oldvm;
3219         struct lwp *lp;
3220
3221         crit_enter();
3222         oldvm = p->p_vmspace;
3223         if (oldvm != newvm) {
3224                 p->p_vmspace = newvm;
3225                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3226                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3227                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3228                 if (adjrefs) {
3229                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3230                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3231                 }
3232         }
3233         crit_exit();
3234 }
3235
3236 /*
3237  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3238  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3239  * on a per-lwp basis.
3240  */
3241 void
3242 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3243 {
3244         struct vmspace *oldvm;
3245         struct pmap *pmap;
3246
3247         crit_enter();
3248         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3249
3250         if (oldvm != newvm) {
3251                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3252                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3253                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3254 #if defined(SMP)
3255                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3256 #else
3257                         pmap->pm_active |= 1;
3258 #endif
3259 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3260                         tlb_flush_count++;
3261 #endif
3262                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3263 #if defined(SMP)
3264                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active,
3265                                              CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3266 #else
3267                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3268 #endif
3269                 }
3270         }
3271         crit_exit();
3272 }
3273
3274 vm_offset_t
3275 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3276 {
3277
3278         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3279                 return addr;
3280         }
3281
3282         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3283         return addr;
3284 }
3285
3286 /*
3287  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3288  */
3289 vm_page_t
3290 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3291 {
3292         vpte_t *ptep;
3293
3294         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3295         ptep = vtopte(va);
3296         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3297 }