kernel - set machdep.pmap_mmu_optimize to 1 by default in master
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
6  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
7  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
8  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
9  * Copyright (c) 2011-2012 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
25  *    must display the following acknowledgement:
26  *      This product includes software developed by the University of
27  *      California, Berkeley and its contributors.
28  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
29  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
30  *    without specific prior written permission.
31  *
32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
42  * SUCH DAMAGE.
43  */
44 /*
45  * Manage physical address maps for x86-64 systems.
46  */
47
48 #if JG
49 #include "opt_disable_pse.h"
50 #include "opt_pmap.h"
51 #endif
52 #include "opt_msgbuf.h"
53
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/proc.h>
58 #include <sys/msgbuf.h>
59 #include <sys/vmmeter.h>
60 #include <sys/mman.h>
61
62 #include <vm/vm.h>
63 #include <vm/vm_param.h>
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/lock.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_page.h>
68 #include <vm/vm_map.h>
69 #include <vm/vm_object.h>
70 #include <vm/vm_extern.h>
71 #include <vm/vm_pageout.h>
72 #include <vm/vm_pager.h>
73 #include <vm/vm_zone.h>
74
75 #include <sys/user.h>
76 #include <sys/thread2.h>
77 #include <sys/sysref2.h>
78 #include <sys/spinlock2.h>
79 #include <vm/vm_page2.h>
80
81 #include <machine/cputypes.h>
82 #include <machine/md_var.h>
83 #include <machine/specialreg.h>
84 #include <machine/smp.h>
85 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
86 #include <machine/globaldata.h>
87 #include <machine/pmap.h>
88 #include <machine/pmap_inval.h>
89 #include <machine/inttypes.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 #define PMAP_KEEP_PDIRS
94 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
95 #define PMAP_SHPGPERPROC 2000
96 #endif
97
98 #if defined(DIAGNOSTIC)
99 #define PMAP_DIAGNOSTIC
100 #endif
101
102 #define MINPV 2048
103
104 /*
105  * pmap debugging will report who owns a pv lock when blocking.
106  */
107 #ifdef PMAP_DEBUG
108
109 #define PMAP_DEBUG_DECL         ,const char *func, int lineno
110 #define PMAP_DEBUG_ARGS         , __func__, __LINE__
111 #define PMAP_DEBUG_COPY         , func, lineno
112
113 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex            \
114                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
115 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv                     \
116                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
117 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv                 \
118                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
119 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp  \
120                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
121
122 #else
123
124 #define PMAP_DEBUG_DECL
125 #define PMAP_DEBUG_ARGS
126 #define PMAP_DEBUG_COPY
127
128 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex)
129 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv)
130 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv)
131 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)
132
133 #endif
134
135 /*
136  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
137  */
138 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
139
140 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
141 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
142 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
143 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
144 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
145
146 /*
147  * Given a map and a machine independent protection code,
148  * convert to a vax protection code.
149  */
150 #define pte_prot(m, p)          \
151         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
152 static int protection_codes[8];
153
154 struct pmap kernel_pmap;
155 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
156
157 MALLOC_DEFINE(M_OBJPMAP, "objpmap", "pmaps associated with VM objects");
158
159 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
160 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
161 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
162 vm_offset_t virtual2_end;
163 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
164 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
165 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
166 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
167 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
168 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
169 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
170 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
171
172 static int ndmpdp;
173 static vm_paddr_t dmaplimit;
174 static int nkpt;
175 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
176
177 static uint64_t KPTbase;
178 static uint64_t KPTphys;
179 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
180 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
181 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
182 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
183
184 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
185 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
186
187 /*
188  * Data for the pv entry allocation mechanism
189  */
190 static vm_zone_t pvzone;
191 static struct vm_zone pvzone_store;
192 static struct vm_object pvzone_obj;
193 static int pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
194 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
195 static struct pv_entry *pvinit;
196
197 /*
198  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
199  */
200 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
201 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
202 static pt_entry_t *msgbufmap;
203 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
204
205 /*
206  * Crashdump maps.
207  */
208 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
209 static caddr_t crashdumpmap;
210
211 static int pmap_yield_count = 64;
212 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_yield_count, CTLFLAG_RW,
213     &pmap_yield_count, 0, "Yield during init_pt/release");
214 static int pmap_mmu_optimize = 1;
215 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_mmu_optimize, CTLFLAG_RW,
216     &pmap_mmu_optimize, 0, "Share page table pages when possible");
217
218 #define DISABLE_PSE
219
220 static void pv_hold(pv_entry_t pv);
221 static int _pv_hold_try(pv_entry_t pv
222                                 PMAP_DEBUG_DECL);
223 static void pv_drop(pv_entry_t pv);
224 static void _pv_lock(pv_entry_t pv
225                                 PMAP_DEBUG_DECL);
226 static void pv_unlock(pv_entry_t pv);
227 static pv_entry_t _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew
228                                 PMAP_DEBUG_DECL);
229 static pv_entry_t _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex
230                                 PMAP_DEBUG_DECL);
231 static pv_entry_t pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp);
232 static pv_entry_t pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex);
233 static void pv_put(pv_entry_t pv);
234 static void pv_free(pv_entry_t pv);
235 static void *pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex);
236 static pv_entry_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
237                       pv_entry_t *pvpp);
238 static pv_entry_t pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
239                       pv_entry_t *pvpp, vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va);
240 static void pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
241                       struct pmap_inval_info *info);
242 static vm_page_t pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv);
243 static int pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp);
244
245 struct pmap_scan_info;
246 static void pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
247                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
248                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
249 static void pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
250                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
251                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
252
253 static void i386_protection_init (void);
254 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
255 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
256 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
257
258 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
259 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
260
261 static unsigned pdir4mb;
262
263 static int
264 pv_entry_compare(pv_entry_t pv1, pv_entry_t pv2)
265 {
266         if (pv1->pv_pindex < pv2->pv_pindex)
267                 return(-1);
268         if (pv1->pv_pindex > pv2->pv_pindex)
269                 return(1);
270         return(0);
271 }
272
273 RB_GENERATE2(pv_entry_rb_tree, pv_entry, pv_entry,
274              pv_entry_compare, vm_pindex_t, pv_pindex);
275
276 /*
277  * Move the kernel virtual free pointer to the next
278  * 2MB.  This is used to help improve performance
279  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
280  * (.text, .data, .bss)
281  */
282 static
283 vm_offset_t
284 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
285 {
286         vm_offset_t newaddr = addr;
287
288         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
289         return newaddr;
290 }
291
292 /*
293  * pmap_pte_quick:
294  *
295  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
296  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
297  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
298  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
299  */
300 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
301
302 static
303 pt_entry_t *
304 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
305 {
306         return pmap_pte(pmap, va);
307 }
308
309 /*
310  * Returns the pindex of a page table entry (representing a terminal page).
311  * There are NUPTE_TOTAL page table entries possible (a huge number)
312  *
313  * x86-64 has a 48-bit address space, where bit 47 is sign-extended out.
314  * We want to properly translate negative KVAs.
315  */
316 static __inline
317 vm_pindex_t
318 pmap_pte_pindex(vm_offset_t va)
319 {
320         return ((va >> PAGE_SHIFT) & (NUPTE_TOTAL - 1));
321 }
322
323 /*
324  * Returns the pindex of a page table.
325  */
326 static __inline
327 vm_pindex_t
328 pmap_pt_pindex(vm_offset_t va)
329 {
330         return (NUPTE_TOTAL + ((va >> PDRSHIFT) & (NUPT_TOTAL - 1)));
331 }
332
333 /*
334  * Returns the pindex of a page directory.
335  */
336 static __inline
337 vm_pindex_t
338 pmap_pd_pindex(vm_offset_t va)
339 {
340         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
341                 ((va >> PDPSHIFT) & (NUPD_TOTAL - 1)));
342 }
343
344 static __inline
345 vm_pindex_t
346 pmap_pdp_pindex(vm_offset_t va)
347 {
348         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
349                 ((va >> PML4SHIFT) & (NUPDP_TOTAL - 1)));
350 }
351
352 static __inline
353 vm_pindex_t
354 pmap_pml4_pindex(void)
355 {
356         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL + NUPDP_TOTAL);
357 }
358
359 /*
360  * Return various clipped indexes for a given VA
361  *
362  * Returns the index of a pte in a page table, representing a terminal
363  * page.
364  */
365 static __inline
366 vm_pindex_t
367 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
368 {
369         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
370 }
371
372 /*
373  * Returns the index of a pt in a page directory, representing a page
374  * table.
375  */
376 static __inline
377 vm_pindex_t
378 pmap_pt_index(vm_offset_t va)
379 {
380         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
381 }
382
383 /*
384  * Returns the index of a pd in a page directory page, representing a page
385  * directory.
386  */
387 static __inline
388 vm_pindex_t
389 pmap_pd_index(vm_offset_t va)
390 {
391         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
392 }
393
394 /*
395  * Returns the index of a pdp in the pml4 table, representing a page
396  * directory page.
397  */
398 static __inline
399 vm_pindex_t
400 pmap_pdp_index(vm_offset_t va)
401 {
402         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
403 }
404
405 /*
406  * Generic procedure to index a pte from a pt, pd, or pdp.
407  *
408  * NOTE: Normally passed pindex as pmap_xx_index().  pmap_xx_pindex() is NOT
409  *       a page table page index but is instead of PV lookup index.
410  */
411 static
412 void *
413 pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
414 {
415         pt_entry_t *pte;
416
417         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
418         return(&pte[pindex]);
419 }
420
421 /*
422  * Return pointer to PDP slot in the PML4
423  */
424 static __inline
425 pml4_entry_t *
426 pmap_pdp(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
427 {
428         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pdp_index(va)]);
429 }
430
431 /*
432  * Return pointer to PD slot in the PDP given a pointer to the PDP
433  */
434 static __inline
435 pdp_entry_t *
436 pmap_pdp_to_pd(pml4_entry_t pdp_pte, vm_offset_t va)
437 {
438         pdp_entry_t *pd;
439
440         pd = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pdp_pte & PG_FRAME);
441         return (&pd[pmap_pd_index(va)]);
442 }
443
444 /*
445  * Return pointer to PD slot in the PDP.
446  */
447 static __inline
448 pdp_entry_t *
449 pmap_pd(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
450 {
451         pml4_entry_t *pdp;
452
453         pdp = pmap_pdp(pmap, va);
454         if ((*pdp & PG_V) == 0)
455                 return NULL;
456         return (pmap_pdp_to_pd(*pdp, va));
457 }
458
459 /*
460  * Return pointer to PT slot in the PD given a pointer to the PD
461  */
462 static __inline
463 pd_entry_t *
464 pmap_pd_to_pt(pdp_entry_t pd_pte, vm_offset_t va)
465 {
466         pd_entry_t *pt;
467
468         pt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pd_pte & PG_FRAME);
469         return (&pt[pmap_pt_index(va)]);
470 }
471
472 /*
473  * Return pointer to PT slot in the PD
474  *
475  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps (embedded in objects) do not have PDPs,
476  *                   so we cannot lookup the PD via the PDP.  Instead we
477  *                   must look it up via the pmap.
478  */
479 static __inline
480 pd_entry_t *
481 pmap_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
482 {
483         pdp_entry_t *pd;
484         pv_entry_t pv;
485         vm_pindex_t pd_pindex;
486
487         if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
488                 pd_pindex = pmap_pd_pindex(va);
489                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
490                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pd_pindex);
491                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
492                 if (pv == NULL || pv->pv_m == NULL)
493                         return NULL;
494                 return (pmap_pd_to_pt(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m), va));
495         } else {
496                 pd = pmap_pd(pmap, va);
497                 if (pd == NULL || (*pd & PG_V) == 0)
498                          return NULL;
499                 return (pmap_pd_to_pt(*pd, va));
500         }
501 }
502
503 /*
504  * Return pointer to PTE slot in the PT given a pointer to the PT
505  */
506 static __inline
507 pt_entry_t *
508 pmap_pt_to_pte(pd_entry_t pt_pte, vm_offset_t va)
509 {
510         pt_entry_t *pte;
511
512         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pt_pte & PG_FRAME);
513         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
514 }
515
516 /*
517  * Return pointer to PTE slot in the PT
518  */
519 static __inline
520 pt_entry_t *
521 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
522 {
523         pd_entry_t *pt;
524
525         pt = pmap_pt(pmap, va);
526         if (pt == NULL || (*pt & PG_V) == 0)
527                  return NULL;
528         if ((*pt & PG_PS) != 0)
529                 return ((pt_entry_t *)pt);
530         return (pmap_pt_to_pte(*pt, va));
531 }
532
533 /*
534  * Of all the layers (PTE, PT, PD, PDP, PML4) the best one to cache is
535  * the PT layer.  This will speed up core pmap operations considerably.
536  */
537 static __inline
538 void
539 pv_cache(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
540 {
541         if (pindex >= pmap_pt_pindex(0) && pindex <= pmap_pd_pindex(0))
542                 pv->pv_pmap->pm_pvhint = pv;
543 }
544
545
546 /*
547  * KVM - return address of PT slot in PD
548  */
549 static __inline
550 pd_entry_t *
551 vtopt(vm_offset_t va)
552 {
553         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
554                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
555
556         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
557 }
558
559 /*
560  * KVM - return address of PTE slot in PT
561  */
562 static __inline
563 pt_entry_t *
564 vtopte(vm_offset_t va)
565 {
566         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
567                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
568
569         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
570 }
571
572 static uint64_t
573 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, long n)
574 {
575         uint64_t ret;
576
577         ret = *firstaddr;
578         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
579         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
580         return (ret);
581 }
582
583 static
584 void
585 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
586 {
587         long i;         /* must be 64 bits */
588         long nkpt_base;
589         long nkpt_phys;
590         int j;
591
592         /*
593          * We are running (mostly) V=P at this point
594          *
595          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
596          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
597          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
598          *
599          * Maxmem is in pages.
600          *
601          * ndmpdp is the number of 1GB pages we wish to map.
602          */
603         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
604         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
605                 ndmpdp = 4;
606         KKASSERT(ndmpdp <= NKPDPE * NPDEPG);
607
608         /*
609          * Starting at the beginning of kvm (not KERNBASE).
610          */
611         nkpt_phys = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
612         nkpt_phys += (Maxmem * sizeof(struct pv_entry) + NBPDR - 1) / NBPDR;
613         nkpt_phys += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E +
614                        ndmpdp) + 511) / 512;
615         nkpt_phys += 128;
616
617         /*
618          * Starting at KERNBASE - map 2G worth of page table pages.
619          * KERNBASE is offset -2G from the end of kvm.
620          */
621         nkpt_base = (NPDPEPG - KPDPI) * NPTEPG; /* typically 2 x 512 */
622
623         /*
624          * Allocate pages
625          */
626         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt_base);
627         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt_phys);
628         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
629         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
630         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
631
632         /*
633          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
634          * that is where we start populating the page table pages.
635          * Basically this is the end - 2.
636          */
637         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
638
639         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
640         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
641                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
642         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
643
644         /*
645          * Fill in the underlying page table pages for the area around
646          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
647          *
648          * Read-only from zero to physfree
649          * XXX not fully used, underneath 2M pages
650          */
651         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
652                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
653                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
654         }
655
656         /*
657          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
658          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
659          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
660          * data, bss, and initial pre-allocations.
661          */
662         for (i = 0; i < nkpt_base; i++) {
663                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
664                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V;
665         }
666         for (i = 0; i < nkpt_phys; i++) {
667                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
668                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
669         }
670
671         /*
672          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
673          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
674          * above in the KERNBASE area.
675          */
676         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
677                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
678                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
679         }
680
681         /*
682          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
683          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
684          */
685         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
686                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
687                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
688                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
689                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
690         }
691
692         /*
693          * Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages
694          * Preset PG_M and PG_A because demotion expects it.
695          *
696          * When filling in entries in the PD pages make sure any excess
697          * entries are set to zero as we allocated enough PD pages
698          */
699         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
700                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
701                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
702                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
703                                                        PG_G | PG_M | PG_A;
704                 }
705
706                 /*
707                  * And the direct map space's PDP
708                  */
709                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
710                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
711                                                         (i << PAGE_SHIFT);
712                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
713                 }
714         } else {
715                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
716                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
717                                                 (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
718                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
719                                                          PG_G | PG_M | PG_A;
720                 }
721         }
722
723         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
724         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
725         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
726
727         /*
728          * Connect the Direct Map slots up to the PML4
729          */
730         for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
731                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I + j] =
732                         (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
733                         PG_RW | PG_V | PG_U;
734         }
735
736         /*
737          * Connect the KVA slot up to the PML4
738          */
739         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
740         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
741 }
742
743 /*
744  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
745  *
746  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
747  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
748  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
749  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
750  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
751  *      (physical) address starting relative to 0]
752  */
753 void
754 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
755 {
756         vm_offset_t va;
757         pt_entry_t *pte;
758
759         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
760         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
761         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
762
763         avail_start = *firstaddr;
764
765         /*
766          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
767          */
768         create_pagetables(firstaddr);
769
770         virtual2_start = KvaStart;
771         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
772
773         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
774         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
775
776         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
777
778         /* XXX do %cr0 as well */
779         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
780         load_cr3(KPML4phys);
781
782         /*
783          * Initialize protection array.
784          */
785         i386_protection_init();
786
787         /*
788          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
789          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
790          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
791          */
792         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
793         kernel_pmap.pm_count = 1;
794         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
795         RB_INIT(&kernel_pmap.pm_pvroot);
796         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
797         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
798
799         /*
800          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
801          * mapping of pages.
802          */
803 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
804         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
805
806         va = virtual_start;
807         pte = vtopte(va);
808
809         /*
810          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
811          */
812         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
813
814         /*
815          * Crashdump maps.
816          */
817         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
818
819         /*
820          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
821          * /dev/mem.
822          */
823         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
824
825         /*
826          * msgbufp is used to map the system message buffer.
827          * XXX msgbufmap is not used.
828          */
829         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
830                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
831
832         virtual_start = va;
833
834         *CMAP1 = 0;
835
836         /*
837          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
838          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
839          * works under UP because self-referential page table mappings
840          */
841 #ifdef SMP
842         pgeflag = 0;
843 #else
844         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
845                 pgeflag = PG_G;
846 #endif
847         
848 /*
849  * Initialize the 4MB page size flag
850  */
851         pseflag = 0;
852 /*
853  * The 4MB page version of the initial
854  * kernel page mapping.
855  */
856         pdir4mb = 0;
857
858 #if !defined(DISABLE_PSE)
859         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
860                 pt_entry_t ptditmp;
861                 /*
862                  * Note that we have enabled PSE mode
863                  */
864                 pseflag = PG_PS;
865                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
866                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
867                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
868                 pdir4mb = ptditmp;
869
870 #ifndef SMP
871                 /*
872                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
873                  * now because the APs will not be able to use it when
874                  * they boot up.
875                  */
876                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
877
878                 /*
879                  * We can do the mapping here for the single processor
880                  * case.  We simply ignore the old page table page from
881                  * now on.
882                  */
883                 /*
884                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
885                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
886                  */
887                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
888                 cpu_invltlb();
889 #endif
890         }
891 #endif
892         cpu_invltlb();
893 }
894
895 #ifdef SMP
896 /*
897  * Set 4mb pdir for mp startup
898  */
899 void
900 pmap_set_opt(void)
901 {
902         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
903                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
904                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
905                         cpu_invltlb();
906                 }
907         }
908 }
909 #endif
910
911 /*
912  *      Initialize the pmap module.
913  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
914  *      system needs to map virtual memory.
915  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
916  *      way, discontiguous physical memory.
917  */
918 void
919 pmap_init(void)
920 {
921         int i;
922         int initial_pvs;
923
924         /*
925          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
926          * pv_head_table.
927          */
928
929         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
930                 vm_page_t m;
931
932                 m = &vm_page_array[i];
933                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
934         }
935
936         /*
937          * init the pv free list
938          */
939         initial_pvs = vm_page_array_size;
940         if (initial_pvs < MINPV)
941                 initial_pvs = MINPV;
942         pvzone = &pvzone_store;
943         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
944                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
945         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
946                   pvinit, initial_pvs);
947
948         /*
949          * Now it is safe to enable pv_table recording.
950          */
951         pmap_initialized = TRUE;
952 }
953
954 /*
955  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
956  * high water mark so that the system can recover from excessive
957  * numbers of pv entries.
958  */
959 void
960 pmap_init2(void)
961 {
962         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
963         int entry_max;
964
965         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
966         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
967         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
968         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
969
970         /*
971          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
972          */
973         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
974         if (entry_max <= 0)
975                 entry_max = 1;
976
977         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
978 }
979
980
981 /***************************************************
982  * Low level helper routines.....
983  ***************************************************/
984
985 /*
986  * this routine defines the region(s) of memory that should
987  * not be tested for the modified bit.
988  */
989 static __inline
990 int
991 pmap_track_modified(vm_pindex_t pindex)
992 {
993         vm_offset_t va = (vm_offset_t)pindex << PAGE_SHIFT;
994         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
995                 return 1;
996         else
997                 return 0;
998 }
999
1000 /*
1001  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
1002  * The page must be wired for this to work reliably.
1003  *
1004  * XXX for the moment we're using pv_find() instead of pv_get(), as
1005  *     callers might be expecting non-blocking operation.
1006  */
1007 vm_paddr_t 
1008 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1009 {
1010         vm_paddr_t rtval;
1011         pv_entry_t pt_pv;
1012         pt_entry_t *ptep;
1013
1014         rtval = 0;
1015         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1016                 /*
1017                  * Kernel page directories might be direct-mapped and
1018                  * there is typically no PV tracking of pte's
1019                  */
1020                 pd_entry_t *pt;
1021
1022                 pt = pmap_pt(pmap, va);
1023                 if (pt && (*pt & PG_V)) {
1024                         if (*pt & PG_PS) {
1025                                 rtval = *pt & PG_PS_FRAME;
1026                                 rtval |= va & PDRMASK;
1027                         } else {
1028                                 ptep = pmap_pt_to_pte(*pt, va);
1029                                 if (*pt & PG_V) {
1030                                         rtval = *ptep & PG_FRAME;
1031                                         rtval |= va & PAGE_MASK;
1032                                 }
1033                         }
1034                 }
1035         } else {
1036                 /*
1037                  * User pages currently do not direct-map the page directory
1038                  * and some pages might not used managed PVs.  But all PT's
1039                  * will have a PV.
1040                  */
1041                 pt_pv = pv_find(pmap, pmap_pt_pindex(va));
1042                 if (pt_pv) {
1043                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1044                         if (*ptep & PG_V) {
1045                                 rtval = *ptep & PG_FRAME;
1046                                 rtval |= va & PAGE_MASK;
1047                         }
1048                         pv_drop(pt_pv);
1049                 }
1050         }
1051         return rtval;
1052 }
1053
1054 /*
1055  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
1056  */
1057 vm_paddr_t
1058 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1059 {
1060         pd_entry_t pt;          /* pt entry in pd */
1061         vm_paddr_t pa;
1062
1063         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1064                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1065         } else {
1066                 pt = *vtopt(va);
1067                 if (pt & PG_PS) {
1068                         pa = (pt & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1069                 } else {
1070                         /*
1071                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1072                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1073                          * be used to access the PTE because it would use the
1074                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1075                          * because the page table page is preserved by the
1076                          * promotion.
1077                          */
1078                         pa = *pmap_pt_to_pte(pt, va);
1079                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1080                 }
1081         }
1082         return pa;
1083 }
1084
1085 /***************************************************
1086  * Low level mapping routines.....
1087  ***************************************************/
1088
1089 /*
1090  * Routine: pmap_kenter
1091  * Function:
1092  *      Add a wired page to the KVA
1093  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
1094  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
1095  */
1096 void 
1097 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1098 {
1099         pt_entry_t *pte;
1100         pt_entry_t npte;
1101         pmap_inval_info info;
1102
1103         pmap_inval_init(&info);                         /* XXX remove */
1104         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1105         pte = vtopte(va);
1106         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);  /* XXX remove */
1107         *pte = npte;
1108         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);    /* XXX remove */
1109         pmap_inval_done(&info);                         /* XXX remove */
1110 }
1111
1112 /*
1113  * Routine: pmap_kenter_quick
1114  * Function:
1115  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
1116  *      mapping on the current CPU.
1117  */
1118 void
1119 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1120 {
1121         pt_entry_t *pte;
1122         pt_entry_t npte;
1123
1124         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1125         pte = vtopte(va);
1126         *pte = npte;
1127         cpu_invlpg((void *)va);
1128 }
1129
1130 void
1131 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
1132 {
1133         pmap_inval_info info;
1134
1135         pmap_inval_init(&info);
1136         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1137         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1138         pmap_inval_done(&info);
1139 }
1140
1141 void
1142 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
1143 {
1144         cpu_invlpg((void *)va);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * remove a page from the kernel pagetables
1149  */
1150 void
1151 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1152 {
1153         pt_entry_t *pte;
1154         pmap_inval_info info;
1155
1156         pmap_inval_init(&info);
1157         pte = vtopte(va);
1158         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1159         (void)pte_load_clear(pte);
1160         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1161         pmap_inval_done(&info);
1162 }
1163
1164 void
1165 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1166 {
1167         pt_entry_t *pte;
1168         pte = vtopte(va);
1169         (void)pte_load_clear(pte);
1170         cpu_invlpg((void *)va);
1171 }
1172
1173 /*
1174  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1175  */
1176 void
1177 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1178 {
1179         atomic_set_long(vtopte(va), PG_RW);
1180         cpu_invlpg((void *)va);
1181 }
1182
1183 void
1184 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1185 {
1186         atomic_set_long(vtopte(va), PG_N);
1187         cpu_invlpg((void *)va);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1192  * address space during the low level boot, typically to map the
1193  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1194  *
1195  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1196  * kernel text+data.
1197  *
1198  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1199  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1200  * have access to the related pointers.
1201  */
1202 vm_offset_t
1203 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1204 {
1205         vm_offset_t va;
1206         vm_offset_t va_start;
1207
1208         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1209
1210         va_start = *virtp;
1211         va = va_start;
1212
1213         while (start < end) {
1214                 pmap_kenter_quick(va, start);
1215                 va += PAGE_SIZE;
1216                 start += PAGE_SIZE;
1217         }
1218         *virtp = va;
1219         return va_start;
1220 }
1221
1222
1223 /*
1224  * Add a list of wired pages to the kva
1225  * this routine is only used for temporary
1226  * kernel mappings that do not need to have
1227  * page modification or references recorded.
1228  * Note that old mappings are simply written
1229  * over.  The page *must* be wired.
1230  */
1231 void
1232 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1233 {
1234         vm_offset_t end_va;
1235
1236         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1237                 
1238         while (va < end_va) {
1239                 pt_entry_t *pte;
1240
1241                 pte = vtopte(va);
1242                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1243                 cpu_invlpg((void *)va);
1244                 va += PAGE_SIZE;
1245                 m++;
1246         }
1247         smp_invltlb();
1248 }
1249
1250 /*
1251  * This routine jerks page mappings from the
1252  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1253  *
1254  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1255  */
1256 void
1257 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1258 {
1259         vm_offset_t end_va;
1260
1261         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1262
1263         while (va < end_va) {
1264                 pt_entry_t *pte;
1265
1266                 pte = vtopte(va);
1267                 (void)pte_load_clear(pte);
1268                 cpu_invlpg((void *)va);
1269                 va += PAGE_SIZE;
1270         }
1271         smp_invltlb();
1272 }
1273
1274 /*
1275  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1276  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1277  */
1278 void
1279 pmap_init_thread(thread_t td)
1280 {
1281         /* enforce pcb placement & alignment */
1282         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1283         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
1284         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1285         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
1286 }
1287
1288 /*
1289  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1290  */
1291 void
1292 pmap_init_proc(struct proc *p)
1293 {
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1298  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1299  *
1300  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1301  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1302  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1303  */
1304 void
1305 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1306 {
1307         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1308         pmap->pm_count = 1;
1309         pmap->pm_active = 0;
1310         pmap->pm_pvhint = NULL;
1311         RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1312         spin_init(&pmap->pm_spin);
1313         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1314         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1315 }
1316
1317 /*
1318  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1319  * such as one in a vmspace structure.
1320  */
1321 static void
1322 pmap_pinit_simple(struct pmap *pmap)
1323 {
1324         /*
1325          * Misc initialization
1326          */
1327         pmap->pm_count = 1;
1328         pmap->pm_active = 0;
1329         pmap->pm_pvhint = NULL;
1330         pmap->pm_flags = PMAP_FLAG_SIMPLE;
1331
1332         /*
1333          * Don't blow up locks/tokens on re-use (XXX fix/use drop code
1334          * for this).
1335          */
1336         if (pmap->pm_pmlpv == NULL) {
1337                 RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1338                 bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1339                 spin_init(&pmap->pm_spin);
1340                 lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1341         }
1342 }
1343
1344 void
1345 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1346 {
1347         pv_entry_t pv;
1348         int j;
1349
1350         pmap_pinit_simple(pmap);
1351         pmap->pm_flags &= ~PMAP_FLAG_SIMPLE;
1352
1353         /*
1354          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1355          * page directory table.
1356          */
1357         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1358                 pmap->pm_pml4 =
1359                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1360         }
1361
1362         /*
1363          * Allocate the page directory page, which wires it even though
1364          * it isn't being entered into some higher level page table (it
1365          * being the highest level).  If one is already cached we don't
1366          * have to do anything.
1367          */
1368         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) == NULL) {
1369                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1370                 pmap->pm_pmlpv = pv;
1371                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4,
1372                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
1373                 pv_put(pv);
1374
1375                 /*
1376                  * Install DMAP and KMAP.
1377                  */
1378                 for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
1379                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + j] =
1380                                 (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
1381                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
1382                 }
1383                 pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1384
1385                 /*
1386                  * install self-referential address mapping entry
1387                  */
1388                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
1389                                            PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1390         } else {
1391                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
1392                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
1393         }
1394         KKASSERT(pmap->pm_pml4[255] == 0);
1395         KKASSERT(RB_ROOT(&pmap->pm_pvroot) == pv);
1396         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_left == NULL);
1397         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_right == NULL);
1398 }
1399
1400 /*
1401  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1402  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1403  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1404  * of cleanup work to do here.
1405  */
1406 void
1407 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1408 {
1409         pv_entry_t pv;
1410         vm_page_t p;
1411
1412         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1413         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) != NULL) {
1414                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
1415                         pv_lock(pv);
1416                 p = pmap_remove_pv_page(pv);
1417                 pv_free(pv);
1418                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1419                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1420                 KKASSERT(p->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED));
1421                 vm_page_unwire(p, 0);
1422                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1423
1424                 /*
1425                  * XXX eventually clean out PML4 static entries and
1426                  * use vm_page_free_zero()
1427                  */
1428                 vm_page_free(p);
1429                 pmap->pm_pmlpv = NULL;
1430         }
1431         if (pmap->pm_pml4) {
1432                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1433                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1434                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1435         }
1436         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0);
1437         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1438 }
1439
1440 /*
1441  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1442  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1443  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1444  * then copies the template.
1445  */
1446 void
1447 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1448 {
1449         spin_lock(&pmap_spin);
1450         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1451         spin_unlock(&pmap_spin);
1452 }
1453
1454 /*
1455  * This routine is called when various levels in the page table need to
1456  * be populated.  This routine cannot fail.
1457  *
1458  * This function returns two locked pv_entry's, one representing the
1459  * requested pv and one representing the requested pv's parent pv.  If
1460  * the pv did not previously exist it will be mapped into its parent
1461  * and wired, otherwise no additional wire count will be added.
1462  */
1463 static
1464 pv_entry_t
1465 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp)
1466 {
1467         pt_entry_t *ptep;
1468         pv_entry_t pv;
1469         pv_entry_t pvp;
1470         vm_pindex_t pt_pindex;
1471         vm_page_t m;
1472         int isnew;
1473         int ispt;
1474
1475         /*
1476          * If the pv already exists and we aren't being asked for the
1477          * parent page table page we can just return it.  A locked+held pv
1478          * is returned.
1479          */
1480         ispt = 0;
1481         pv = pv_alloc(pmap, ptepindex, &isnew);
1482         if (isnew == 0 && pvpp == NULL)
1483                 return(pv);
1484
1485         /*
1486          * This is a new PV, we have to resolve its parent page table and
1487          * add an additional wiring to the page if necessary.
1488          */
1489
1490         /*
1491          * Special case terminal PVs.  These are not page table pages so
1492          * no vm_page is allocated (the caller supplied the vm_page).  If
1493          * pvpp is non-NULL we are being asked to also removed the pt_pv
1494          * for this pv.
1495          *
1496          * Note that pt_pv's are only returned for user VAs. We assert that
1497          * a pt_pv is not being requested for kernel VAs.
1498          */
1499         if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1500                 if (ptepindex >= NUPTE_USER)
1501                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1502                 else
1503                         KKASSERT(pvpp != NULL);
1504                 if (pvpp) {
1505                         pt_pindex = NUPTE_TOTAL + (ptepindex >> NPTEPGSHIFT);
1506                         pvp = pmap_allocpte(pmap, pt_pindex, NULL);
1507                         if (isnew)
1508                                 vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1509                         *pvpp = pvp;
1510                 } else {
1511                         pvp = NULL;
1512                 }
1513                 return(pv);
1514         }
1515
1516         /*
1517          * Non-terminal PVs allocate a VM page to represent the page table,
1518          * so we have to resolve pvp and calculate ptepindex for the pvp
1519          * and then for the page table entry index in the pvp for
1520          * fall-through.
1521          */
1522         if (ptepindex < pmap_pd_pindex(0)) {
1523                 /*
1524                  * pv is PT, pvp is PD
1525                  */
1526                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pt_pindex(0)) >> NPDEPGSHIFT;
1527                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
1528                 pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1529                 if (!isnew)
1530                         goto notnew;
1531
1532                 /*
1533                  * PT index in PD
1534                  */
1535                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pt_pindex(0);
1536                 ptepindex &= ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1);
1537                 ispt = 1;
1538         } else if (ptepindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
1539                 /*
1540                  * pv is PD, pvp is PDP
1541                  *
1542                  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps do not allocate above
1543                  *                   the PD.
1544                  */
1545                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pd_pindex(0)) >> NPDPEPGSHIFT;
1546                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
1547
1548                 if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
1549                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1550                         pvp = NULL;
1551                 } else {
1552                         pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1553                 }
1554                 if (!isnew)
1555                         goto notnew;
1556
1557                 /*
1558                  * PD index in PDP
1559                  */
1560                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pd_pindex(0);
1561                 ptepindex &= ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1);
1562         } else if (ptepindex < pmap_pml4_pindex()) {
1563                 /*
1564                  * pv is PDP, pvp is the root pml4 table
1565                  */
1566                 pvp = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1567                 if (!isnew)
1568                         goto notnew;
1569
1570                 /*
1571                  * PDP index in PML4
1572                  */
1573                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pdp_pindex(0);
1574                 ptepindex &= ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1);
1575         } else {
1576                 /*
1577                  * pv represents the top-level PML4, there is no parent.
1578                  */
1579                 pvp = NULL;
1580                 if (!isnew)
1581                         goto notnew;
1582         }
1583
1584         /*
1585          * This code is only reached if isnew is TRUE and this is not a
1586          * terminal PV.  We need to allocate a vm_page for the page table
1587          * at this level and enter it into the parent page table.
1588          *
1589          * page table pages are marked PG_WRITEABLE and PG_MAPPED.
1590          */
1591         for (;;) {
1592                 m = vm_page_alloc(NULL, pv->pv_pindex,
1593                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
1594                                   VM_ALLOC_INTERRUPT);
1595                 if (m)
1596                         break;
1597                 vm_wait(0);
1598         }
1599         vm_page_spin_lock(m);
1600         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1601         pv->pv_m = m;
1602         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1603         vm_page_spin_unlock(m);
1604         vm_page_unmanage(m);    /* m must be spinunlocked */
1605
1606         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1607                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1608         }
1609 #ifdef PMAP_DEBUG
1610         else {
1611                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1612         }
1613 #endif
1614         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1615         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1616         vm_page_wire(m);        /* wire for mapping in parent */
1617
1618         /*
1619          * Wire the page into pvp, bump the wire-count for pvp's page table
1620          * page.  Bump the resident_count for the pmap.  There is no pvp
1621          * for the top level, address the pm_pml4[] array directly.
1622          *
1623          * If the caller wants the parent we return it, otherwise
1624          * we just put it away.
1625          *
1626          * No interlock is needed for pte 0 -> non-zero.
1627          *
1628          * In the situation where *ptep is valid we might have an unmanaged
1629          * page table page shared from another page table which we need to
1630          * unshare before installing our private page table page.
1631          */
1632         if (pvp) {
1633                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
1634                 if (*ptep & PG_V) {
1635                         pt_entry_t pte;
1636                         pmap_inval_info info;
1637
1638                         if (ispt == 0) {
1639                                 panic("pmap_allocpte: unexpected pte %p/%d",
1640                                       pvp, (int)ptepindex);
1641                         }
1642                         pmap_inval_init(&info);
1643                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1644                         pte = pte_load_clear(ptep);
1645                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1646                         pmap_inval_done(&info);
1647                         if (vm_page_unwire_quick(
1648                                         PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME))) {
1649                                 panic("pmap_allocpte: shared pgtable "
1650                                       "pg bad wirecount");
1651                         }
1652                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1653                 } else {
1654                         vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1655                 }
1656                 *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | (PG_U | PG_RW | PG_V |
1657                                               PG_A | PG_M);
1658         }
1659         vm_page_wakeup(m);
1660 notnew:
1661         if (pvpp)
1662                 *pvpp = pvp;
1663         else if (pvp)
1664                 pv_put(pvp);
1665         return (pv);
1666 }
1667
1668 /*
1669  * This version of pmap_allocpte() checks for possible segment optimizations
1670  * that would allow page-table sharing.  It can be called for terminal
1671  * page or page table page ptepindex's.
1672  *
1673  * The function is called with page table page ptepindex's for fictitious
1674  * and unmanaged terminal pages.  That is, we don't want to allocate a
1675  * terminal pv, we just want the pt_pv.  pvpp is usually passed as NULL
1676  * for this case.
1677  *
1678  * This function can return a pv and *pvpp associated with the passed in pmap
1679  * OR a pv and *pvpp associated with the shared pmap.  In the latter case
1680  * an unmanaged page table page will be entered into the pass in pmap.
1681  */
1682 static
1683 pv_entry_t
1684 pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp,
1685                   vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va)
1686 {
1687         struct pmap_inval_info info;
1688         vm_object_t object;
1689         pmap_t obpmap;
1690         pmap_t *obpmapp;
1691         vm_offset_t b;
1692         pv_entry_t pte_pv;      /* in original or shared pmap */
1693         pv_entry_t pt_pv;       /* in original or shared pmap */
1694         pv_entry_t proc_pd_pv;  /* in original pmap */
1695         pv_entry_t proc_pt_pv;  /* in original pmap */
1696         pv_entry_t xpv;         /* PT in shared pmap */
1697         pd_entry_t *pt;         /* PT entry in PD of original pmap */
1698         pd_entry_t opte;        /* contents of *pt */
1699         pd_entry_t npte;        /* contents of *pt */
1700         vm_page_t m;
1701
1702 retry:
1703         /*
1704          * Basic tests, require a non-NULL vm_map_entry, require proper
1705          * alignment and type for the vm_map_entry, require that the
1706          * underlying object already be allocated.
1707          *
1708          * We currently allow any type of object to use this optimization.
1709          * The object itself does NOT have to be sized to a multiple of the
1710          * segment size, but the memory mapping does.
1711          */
1712         if (entry == NULL ||
1713             pmap_mmu_optimize == 0 ||                   /* not enabled */
1714             ptepindex >= pmap_pd_pindex(0) ||           /* not terminal */
1715             entry->inheritance != VM_INHERIT_SHARE ||   /* not shared */
1716             entry->maptype != VM_MAPTYPE_NORMAL ||      /* weird map type */
1717             entry->object.vm_object == NULL ||          /* needs VM object */
1718             (entry->offset & SEG_MASK) ||               /* must be aligned */
1719             (entry->start & SEG_MASK)) {
1720                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1721         }
1722
1723         /*
1724          * Make sure the full segment can be represented.
1725          */
1726         b = va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
1727         if (b < entry->start && b + SEG_SIZE > entry->end)
1728                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1729
1730         /*
1731          * If the full segment can be represented dive the VM object's
1732          * shared pmap, allocating as required.
1733          */
1734         object = entry->object.vm_object;
1735
1736         if (entry->protection & VM_PROT_WRITE)
1737                 obpmapp = &object->md.pmap_rw;
1738         else
1739                 obpmapp = &object->md.pmap_ro;
1740
1741         /*
1742          * We allocate what appears to be a normal pmap but because portions
1743          * of this pmap are shared with other unrelated pmaps we have to
1744          * set pm_active to point to all cpus.
1745          *
1746          * XXX Currently using pmap_spin to interlock the update, can't use
1747          *     vm_object_hold/drop because the token might already be held
1748          *     shared OR exclusive and we don't know.
1749          */
1750         while ((obpmap = *obpmapp) == NULL) {
1751                 obpmap = kmalloc(sizeof(*obpmap), M_OBJPMAP, M_WAITOK|M_ZERO);
1752                 pmap_pinit_simple(obpmap);
1753                 pmap_pinit2(obpmap);
1754                 spin_lock(&pmap_spin);
1755                 if (*obpmapp != NULL) {
1756                         /*
1757                          * Handle race
1758                          */
1759                         spin_unlock(&pmap_spin);
1760                         pmap_release(obpmap);
1761                         pmap_puninit(obpmap);
1762                         kfree(obpmap, M_OBJPMAP);
1763                 } else {
1764                         obpmap->pm_active = smp_active_mask;
1765                         *obpmapp = obpmap;
1766                         spin_unlock(&pmap_spin);
1767                 }
1768         }
1769
1770         /*
1771          * Layering is: PTE, PT, PD, PDP, PML4.  We have to return the
1772          * pte/pt using the shared pmap from the object but also adjust
1773          * the process pmap's page table page as a side effect.
1774          */
1775
1776         /*
1777          * Resolve the terminal PTE and PT in the shared pmap.  This is what
1778          * we will return.  This is true if ptepindex represents a terminal
1779          * page, otherwise pte_pv is actually the PT and pt_pv is actually
1780          * the PD.
1781          */
1782         pt_pv = NULL;
1783         pte_pv = pmap_allocpte(obpmap, ptepindex, &pt_pv);
1784         if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0))
1785                 xpv = pte_pv;
1786         else
1787                 xpv = pt_pv;
1788
1789         /*
1790          * Resolve the PD in the process pmap so we can properly share the
1791          * page table page.  Lock order is bottom-up (leaf first)!
1792          *
1793          * NOTE: proc_pt_pv can be NULL.
1794          */
1795         proc_pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(b));
1796         proc_pd_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pd_pindex(b), NULL);
1797
1798         /*
1799          * xpv is the page table page pv from the shared object
1800          * (for convenience).
1801          *
1802          * Calculate the pte value for the PT to load into the process PD.
1803          * If we have to change it we must properly dispose of the previous
1804          * entry.
1805          */
1806         pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1807         npte = VM_PAGE_TO_PHYS(xpv->pv_m) |
1808                (PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1809
1810         /*
1811          * Dispose of previous page table page if it was local to the
1812          * process pmap.  If the old pt is not empty we cannot dispose of it
1813          * until we clean it out.  This case should not arise very often so
1814          * it is not optimized.
1815          */
1816         if (proc_pt_pv) {
1817                 if (proc_pt_pv->pv_m->wire_count != 1) {
1818                         pv_put(proc_pd_pv);
1819                         pv_put(proc_pt_pv);
1820                         pv_put(pt_pv);
1821                         pv_put(pte_pv);
1822                         pmap_remove(pmap,
1823                                     va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK,
1824                                     (va + SEG_SIZE) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK);
1825                         goto retry;
1826                 }
1827                 pmap_release_pv(proc_pt_pv, proc_pd_pv);
1828                 proc_pt_pv = NULL;
1829                 /* relookup */
1830                 pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1831         }
1832
1833         /*
1834          * Handle remaining cases.
1835          */
1836         if (*pt == 0) {
1837                 *pt = npte;
1838                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);
1839                 vm_page_wire_quick(proc_pd_pv->pv_m);
1840                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
1841         } else if (*pt != npte) {
1842                 pmap_inval_init(&info);
1843                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1844
1845                 opte = pte_load_clear(pt);
1846                 KKASSERT(opte && opte != npte);
1847
1848                 *pt = npte;
1849                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);  /* pgtable pg that is npte */
1850
1851                 /*
1852                  * Clean up opte, bump the wire_count for the process
1853                  * PD page representing the new entry if it was
1854                  * previously empty.
1855                  *
1856                  * If the entry was not previously empty and we have
1857                  * a PT in the proc pmap then opte must match that
1858                  * pt.  The proc pt must be retired (this is done
1859                  * later on in this procedure).
1860                  *
1861                  * NOTE: replacing valid pte, wire_count on proc_pd_pv
1862                  * stays the same.
1863                  */
1864                 KKASSERT(opte & PG_V);
1865                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(opte & PG_FRAME);
1866                 if (vm_page_unwire_quick(m)) {
1867                         panic("pmap_allocpte_seg: "
1868                               "bad wire count %p",
1869                               m);
1870                 }
1871
1872                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1873                 pmap_inval_done(&info);
1874         }
1875
1876         /*
1877          * The existing process page table was replaced and must be destroyed
1878          * here.
1879          */
1880         if (proc_pd_pv)
1881                 pv_put(proc_pd_pv);
1882         if (pvpp)
1883                 *pvpp = pt_pv;
1884         else
1885                 pv_put(pt_pv);
1886
1887         return (pte_pv);
1888 }
1889
1890 /*
1891  * Release any resources held by the given physical map.
1892  *
1893  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.  Should
1894  * only be called if the map contains no valid mappings.
1895  *
1896  * Caller must hold pmap->pm_token
1897  */
1898 struct pmap_release_info {
1899         pmap_t  pmap;
1900         int     retry;
1901 };
1902
1903 static int pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data);
1904
1905 void
1906 pmap_release(struct pmap *pmap)
1907 {
1908         struct pmap_release_info info;
1909
1910         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1911                 ("pmap still active! %016jx", (uintmax_t)pmap->pm_active));
1912
1913         spin_lock(&pmap_spin);
1914         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1915         spin_unlock(&pmap_spin);
1916
1917         /*
1918          * Pull pv's off the RB tree in order from low to high and release
1919          * each page.
1920          */
1921         info.pmap = pmap;
1922         do {
1923                 info.retry = 0;
1924                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
1925                 RB_SCAN(pv_entry_rb_tree, &pmap->pm_pvroot, NULL,
1926                         pmap_release_callback, &info);
1927                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1928         } while (info.retry);
1929
1930
1931         /*
1932          * One resident page (the pml4 page) should remain.
1933          * No wired pages should remain.
1934          */
1935         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count ==
1936                  ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) ? 0 : 1));
1937
1938         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1939 }
1940
1941 static int
1942 pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data)
1943 {
1944         struct pmap_release_info *info = data;
1945         pmap_t pmap = info->pmap;
1946         int r;
1947
1948         if (pv_hold_try(pv)) {
1949                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1950         } else {
1951                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1952                 pv_lock(pv);
1953                 if (pv->pv_pmap != pmap) {
1954                         pv_put(pv);
1955                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1956                         info->retry = 1;
1957                         return(-1);
1958                 }
1959         }
1960         r = pmap_release_pv(pv, NULL);
1961         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1962         return(r);
1963 }
1964
1965 /*
1966  * Called with held (i.e. also locked) pv.  This function will dispose of
1967  * the lock along with the pv.
1968  *
1969  * If the caller already holds the locked parent page table for pv it
1970  * must pass it as pvp, allowing us to avoid a deadlock, else it can
1971  * pass NULL for pvp.
1972  */
1973 static int
1974 pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp)
1975 {
1976         vm_page_t p;
1977
1978         /*
1979          * The pmap is currently not spinlocked, pv is held+locked.
1980          * Remove the pv's page from its parent's page table.  The
1981          * parent's page table page's wire_count will be decremented.
1982          */
1983         pmap_remove_pv_pte(pv, pvp, NULL);
1984
1985         /*
1986          * Terminal pvs are unhooked from their vm_pages.  Because
1987          * terminal pages aren't page table pages they aren't wired
1988          * by us, so we have to be sure not to unwire them either.
1989          */
1990         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1991                 pmap_remove_pv_page(pv);
1992                 goto skip;
1993         }
1994
1995         /*
1996          * We leave the top-level page table page cached, wired, and
1997          * mapped in the pmap until the dtor function (pmap_puninit())
1998          * gets called.
1999          *
2000          * Since we are leaving the top-level pv intact we need
2001          * to break out of what would otherwise be an infinite loop.
2002          */
2003         if (pv->pv_pindex == pmap_pml4_pindex()) {
2004                 pv_put(pv);
2005                 return(-1);
2006         }
2007
2008         /*
2009          * For page table pages (other than the top-level page),
2010          * remove and free the vm_page.  The representitive mapping
2011          * removed above by pmap_remove_pv_pte() did not undo the
2012          * last wire_count so we have to do that as well.
2013          */
2014         p = pmap_remove_pv_page(pv);
2015         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pmaprl");
2016         if (p->wire_count != 1) {
2017                 kprintf("p->wire_count was %016lx %d\n",
2018                         pv->pv_pindex, p->wire_count);
2019         }
2020         KKASSERT(p->wire_count == 1);
2021         KKASSERT(p->flags & PG_UNMANAGED);
2022
2023         vm_page_unwire(p, 0);
2024         KKASSERT(p->wire_count == 0);
2025
2026         /*
2027          * Theoretically this page, if not the pml4 page, should contain
2028          * all-zeros.  But its just too dangerous to mark it PG_ZERO.  Free
2029          * normally.
2030          */
2031         vm_page_free(p);
2032 skip:
2033         pv_free(pv);
2034         return 0;
2035 }
2036
2037 /*
2038  * This function will remove the pte associated with a pv from its parent.
2039  * Terminal pv's are supported.  The removal will be interlocked if info
2040  * is non-NULL.  The caller must dispose of pv instead of just unlocking
2041  * it.
2042  *
2043  * The wire count will be dropped on the parent page table.  The wire
2044  * count on the page being removed (pv->pv_m) from the parent page table
2045  * is NOT touched.  Note that terminal pages will not have any additional
2046  * wire counts while page table pages will have at least one representing
2047  * the mapping, plus others representing sub-mappings.
2048  *
2049  * NOTE: Cannot be called on kernel page table pages, only KVM terminal
2050  *       pages and user page table and terminal pages.
2051  *
2052  * The pv must be locked.
2053  *
2054  * XXX must lock parent pv's if they exist to remove pte XXX
2055  */
2056 static
2057 void
2058 pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, struct pmap_inval_info *info)
2059 {
2060         vm_pindex_t ptepindex = pv->pv_pindex;
2061         pmap_t pmap = pv->pv_pmap;
2062         vm_page_t p;
2063         int gotpvp = 0;
2064
2065         KKASSERT(pmap);
2066
2067         if (ptepindex == pmap_pml4_pindex()) {
2068                 /*
2069                  * We are the top level pml4 table, there is no parent.
2070                  */
2071                 p = pmap->pm_pmlpv->pv_m;
2072         } else if (ptepindex >= pmap_pdp_pindex(0)) {
2073                 /*
2074                  * Remove a PDP page from the pml4e.  This can only occur
2075                  * with user page tables.  We do not have to lock the
2076                  * pml4 PV so just ignore pvp.
2077                  */
2078                 vm_pindex_t pml4_pindex;
2079                 vm_pindex_t pdp_index;
2080                 pml4_entry_t *pdp;
2081
2082                 pdp_index = ptepindex - pmap_pdp_pindex(0);
2083                 if (pvp == NULL) {
2084                         pml4_pindex = pmap_pml4_pindex();
2085                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pml4_pindex);
2086                         KKASSERT(pvp);
2087                         gotpvp = 1;
2088                 }
2089                 pdp = &pmap->pm_pml4[pdp_index & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
2090                 KKASSERT((*pdp & PG_V) != 0);
2091                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
2092                 *pdp = 0;
2093                 KKASSERT(info == NULL);
2094         } else if (ptepindex >= pmap_pd_pindex(0)) {
2095                 /*
2096                  * Remove a PD page from the pdp
2097                  *
2098                  * SIMPLE PMAP NOTE: Non-existant pvp's are ok in the case
2099                  *                   of a simple pmap because it stops at
2100                  *                   the PD page.
2101                  */
2102                 vm_pindex_t pdp_pindex;
2103                 vm_pindex_t pd_index;
2104                 pdp_entry_t *pd;
2105
2106                 pd_index = ptepindex - pmap_pd_pindex(0);
2107
2108                 if (pvp == NULL) {
2109                         pdp_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
2110                                      (pd_index >> NPML4EPGSHIFT);
2111                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pdp_pindex);
2112                         if (pvp)
2113                                 gotpvp = 1;
2114                 }
2115                 if (pvp) {
2116                         pd = pv_pte_lookup(pvp, pd_index &
2117                                                 ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2118                         KKASSERT((*pd & PG_V) != 0);
2119                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
2120                         *pd = 0;
2121                 } else {
2122                         KKASSERT(pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE);
2123                         p = pv->pv_m;           /* degenerate test later */
2124                 }
2125                 KKASSERT(info == NULL);
2126         } else if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0)) {
2127                 /*
2128                  *  Remove a PT page from the pd
2129                  */
2130                 vm_pindex_t pd_pindex;
2131                 vm_pindex_t pt_index;
2132                 pd_entry_t *pt;
2133
2134                 pt_index = ptepindex - pmap_pt_pindex(0);
2135
2136                 if (pvp == NULL) {
2137                         pd_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
2138                                     (pt_index >> NPDPEPGSHIFT);
2139                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pd_pindex);
2140                         KKASSERT(pvp);
2141                         gotpvp = 1;
2142                 }
2143                 pt = pv_pte_lookup(pvp, pt_index & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2144                 KKASSERT((*pt & PG_V) != 0);
2145                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
2146                 *pt = 0;
2147                 KKASSERT(info == NULL);
2148         } else {
2149                 /*
2150                  * Remove a PTE from the PT page
2151                  *
2152                  * NOTE: pv's must be locked bottom-up to avoid deadlocking.
2153                  *       pv is a pte_pv so we can safely lock pt_pv.
2154                  */
2155                 vm_pindex_t pt_pindex;
2156                 pt_entry_t *ptep;
2157                 pt_entry_t pte;
2158                 vm_offset_t va;
2159
2160                 pt_pindex = ptepindex >> NPTEPGSHIFT;
2161                 va = (vm_offset_t)ptepindex << PAGE_SHIFT;
2162
2163                 if (ptepindex >= NUPTE_USER) {
2164                         ptep = vtopte(ptepindex << PAGE_SHIFT);
2165                         KKASSERT(pvp == NULL);
2166                 } else {
2167                         if (pvp == NULL) {
2168                                 pt_pindex = NUPTE_TOTAL +
2169                                             (ptepindex >> NPDPEPGSHIFT);
2170                                 pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pt_pindex);
2171                                 KKASSERT(pvp);
2172                                 gotpvp = 1;
2173                         }
2174                         ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex &
2175                                                   ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2176                 }
2177
2178                 if (info)
2179                         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2180                 pte = pte_load_clear(ptep);
2181                 if (info)
2182                         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2183                 else
2184                         cpu_invlpg((void *)va);
2185
2186                 /*
2187                  * Now update the vm_page_t
2188                  */
2189                 if ((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) != (PG_MANAGED|PG_V)) {
2190                         kprintf("remove_pte badpte %016lx %016lx %d\n",
2191                                 pte, pv->pv_pindex,
2192                                 pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0));
2193                 }
2194                 /*KKASSERT((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|PG_V));*/
2195                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
2196
2197                 if (pte & PG_M) {
2198                         if (pmap_track_modified(ptepindex))
2199                                 vm_page_dirty(p);
2200                 }
2201                 if (pte & PG_A) {
2202                         vm_page_flag_set(p, PG_REFERENCED);
2203                 }
2204                 if (pte & PG_W)
2205                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2206                 if (pte & PG_G)
2207                         cpu_invlpg((void *)va);
2208         }
2209
2210         /*
2211          * Unwire the parent page table page.  The wire_count cannot go below
2212          * 1 here because the parent page table page is itself still mapped.
2213          *
2214          * XXX remove the assertions later.
2215          */
2216         KKASSERT(pv->pv_m == p);
2217         if (pvp && vm_page_unwire_quick(pvp->pv_m))
2218                 panic("pmap_remove_pv_pte: Insufficient wire_count");
2219
2220         if (gotpvp)
2221                 pv_put(pvp);
2222 }
2223
2224 static
2225 vm_page_t
2226 pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv)
2227 {
2228         vm_page_t m;
2229
2230         m = pv->pv_m;
2231         KKASSERT(m);
2232         vm_page_spin_lock(m);
2233         pv->pv_m = NULL;
2234         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2235         /*
2236         if (m->object)
2237                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2238         */
2239         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2240                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2241         vm_page_spin_unlock(m);
2242         return(m);
2243 }
2244
2245 /*
2246  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
2247  *
2248  * This routine is always called to validate any address space
2249  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
2250  * space below KERNBASE.
2251  */
2252 void
2253 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
2254 {
2255         vm_paddr_t paddr;
2256         vm_offset_t ptppaddr;
2257         vm_page_t nkpg;
2258         pd_entry_t *pt, newpt;
2259         pdp_entry_t newpd;
2260         int update_kernel_vm_end;
2261
2262         /*
2263          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
2264          */
2265         if (kernel_vm_end == 0) {
2266                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
2267                 nkpt = 0;
2268                 while ((*pmap_pt(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
2269                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2270                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2271                         nkpt++;
2272                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2273                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
2274                                 break;                       
2275                         }
2276                 }
2277         }
2278
2279         /*
2280          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
2281          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
2282          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
2283          */
2284         if (kstart < KERNBASE) {
2285                 if (kstart > kernel_vm_end)
2286                         kstart = kernel_vm_end;
2287                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
2288                 update_kernel_vm_end = 1;
2289         } else {
2290                 update_kernel_vm_end = 0;
2291         }
2292
2293         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2294         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2295
2296         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
2297                 kend = kernel_map.max_offset;
2298
2299         while (kstart < kend) {
2300                 pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kstart);
2301                 if (pt == NULL) {
2302                         /* We need a new PDP entry */
2303                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2304                                              VM_ALLOC_NORMAL |
2305                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
2306                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
2307                         if (nkpg == NULL) {
2308                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
2309                                       "kernel");
2310                         }
2311                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2312                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2313                                 pmap_zero_page(paddr);
2314                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2315                         newpd = (pdp_entry_t)
2316                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2317                         *pmap_pd(&kernel_pmap, kstart) = newpd;
2318                         nkpt++;
2319                         continue; /* try again */
2320                 }
2321                 if ((*pt & PG_V) != 0) {
2322                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2323                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2324                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2325                                 kstart = kernel_map.max_offset;
2326                                 break;                       
2327                         }
2328                         continue;
2329                 }
2330
2331                 /*
2332                  * This index is bogus, but out of the way
2333                  */
2334                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2335                                      VM_ALLOC_NORMAL |
2336                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
2337                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
2338                 if (nkpg == NULL)
2339                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2340
2341                 vm_page_wire(nkpg);
2342                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2343                 pmap_zero_page(ptppaddr);
2344                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2345                 newpt = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2346                 *pmap_pt(&kernel_pmap, kstart) = newpt;
2347                 nkpt++;
2348
2349                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2350                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2351
2352                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2353                         kstart = kernel_map.max_offset;
2354                         break;                       
2355                 }
2356         }
2357
2358         /*
2359          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
2360          */
2361         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
2362                 kernel_vm_end = kstart;
2363 }
2364
2365 /*
2366  *      Add a reference to the specified pmap.
2367  */
2368 void
2369 pmap_reference(pmap_t pmap)
2370 {
2371         if (pmap != NULL) {
2372                 lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2373                 ++pmap->pm_count;
2374                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2375         }
2376 }
2377
2378 /***************************************************
2379  * page management routines.
2380  ***************************************************/
2381
2382 /*
2383  * Hold a pv without locking it
2384  */
2385 static void
2386 pv_hold(pv_entry_t pv)
2387 {
2388         u_int count;
2389
2390         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, 1))
2391                 return;
2392
2393         for (;;) {
2394                 count = pv->pv_hold;
2395                 cpu_ccfence();
2396                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2397                         return;
2398                 /* retry */
2399         }
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Hold a pv_entry, preventing its destruction.  TRUE is returned if the pv
2404  * was successfully locked, FALSE if it wasn't.  The caller must dispose of
2405  * the pv properly.
2406  *
2407  * Either the pmap->pm_spin or the related vm_page_spin (if traversing a
2408  * pv list via its page) must be held by the caller.
2409  */
2410 static int
2411 _pv_hold_try(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2412 {
2413         u_int count;
2414
2415         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, PV_HOLD_LOCKED | 1)) {
2416 #ifdef PMAP_DEBUG
2417                 pv->pv_func = func;
2418                 pv->pv_line = lineno;
2419 #endif
2420                 return TRUE;
2421         }
2422
2423         for (;;) {
2424                 count = pv->pv_hold;
2425                 cpu_ccfence();
2426                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2427                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2428                                               (count + 1) | PV_HOLD_LOCKED)) {
2429 #ifdef PMAP_DEBUG
2430                                 pv->pv_func = func;
2431                                 pv->pv_line = lineno;
2432 #endif
2433                                 return TRUE;
2434                         }
2435                 } else {
2436                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2437                                 return FALSE;
2438                 }
2439                 /* retry */
2440         }
2441 }
2442
2443 /*
2444  * Drop a previously held pv_entry which could not be locked, allowing its
2445  * destruction.
2446  *
2447  * Must not be called with a spinlock held as we might zfree() the pv if it
2448  * is no longer associated with a pmap and this was the last hold count.
2449  */
2450 static void
2451 pv_drop(pv_entry_t pv)
2452 {
2453         u_int count;
2454
2455         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 1, 0)) {
2456                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2457                         zfree(pvzone, pv);
2458                 return;
2459         }
2460
2461         for (;;) {
2462                 count = pv->pv_hold;
2463                 cpu_ccfence();
2464                 KKASSERT((count & PV_HOLD_MASK) > 0);
2465                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) !=
2466                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2467                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count - 1)) {
2468                         if (count == 1 && pv->pv_pmap == NULL)
2469                                 zfree(pvzone, pv);
2470                         return;
2471                 }
2472                 /* retry */
2473         }
2474 }
2475
2476 /*
2477  * Find or allocate the requested PV entry, returning a locked pv
2478  */
2479 static
2480 pv_entry_t
2481 _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew PMAP_DEBUG_DECL)
2482 {
2483         pv_entry_t pv;
2484         pv_entry_t pnew = NULL;
2485
2486         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2487         for (;;) {
2488                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2489                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2490                                                         pindex);
2491                 }
2492                 if (pv == NULL) {
2493                         if (pnew == NULL) {
2494                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2495                                 pnew = zalloc(pvzone);
2496                                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2497                                 continue;
2498                         }
2499                         pnew->pv_pmap = pmap;
2500                         pnew->pv_pindex = pindex;
2501                         pnew->pv_hold = PV_HOLD_LOCKED | 1;
2502 #ifdef PMAP_DEBUG
2503                         pnew->pv_func = func;
2504                         pnew->pv_line = lineno;
2505 #endif
2506                         pv_entry_rb_tree_RB_INSERT(&pmap->pm_pvroot, pnew);
2507                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2508                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2509                         *isnew = 1;
2510                         return(pnew);
2511                 }
2512                 if (pnew) {
2513                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2514                         zfree(pvzone, pnew);
2515                         pnew = NULL;
2516                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2517                         continue;
2518                 }
2519                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2520                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2521                         *isnew = 0;
2522                         return(pv);
2523                 }
2524                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2525                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2526                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex) {
2527                         *isnew = 0;
2528                         return(pv);
2529                 }
2530                 pv_put(pv);
2531                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2532         }
2533
2534
2535 }
2536
2537 /*
2538  * Find the requested PV entry, returning a locked+held pv or NULL
2539  */
2540 static
2541 pv_entry_t
2542 _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex PMAP_DEBUG_DECL)
2543 {
2544         pv_entry_t pv;
2545
2546         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2547         for (;;) {
2548                 /*
2549                  * Shortcut cache
2550                  */
2551                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2552                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2553                                                         pindex);
2554                 }
2555                 if (pv == NULL) {
2556                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2557                         return NULL;
2558                 }
2559                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2560                         pv_cache(pv, pindex);
2561                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2562                         return(pv);
2563                 }
2564                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2565                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2566                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex)
2567                         return(pv);
2568                 pv_put(pv);
2569                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2570         }
2571 }
2572
2573 /*
2574  * Lookup, hold, and attempt to lock (pmap,pindex).
2575  *
2576  * If the entry does not exist NULL is returned and *errorp is set to 0
2577  *
2578  * If the entry exists and could be successfully locked it is returned and
2579  * errorp is set to 0.
2580  *
2581  * If the entry exists but could NOT be successfully locked it is returned
2582  * held and *errorp is set to 1.
2583  */
2584 static
2585 pv_entry_t
2586 pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp)
2587 {
2588         pv_entry_t pv;
2589
2590         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2591         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2592                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2593         if (pv == NULL) {
2594                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2595                 *errorp = 0;
2596                 return NULL;
2597         }
2598         if (pv_hold_try(pv)) {
2599                 pv_cache(pv, pindex);
2600                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2601                 *errorp = 0;
2602                 return(pv);     /* lock succeeded */
2603         }
2604         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2605         *errorp = 1;
2606         return (pv);            /* lock failed */
2607 }
2608
2609 /*
2610  * Find the requested PV entry, returning a held pv or NULL
2611  */
2612 static
2613 pv_entry_t
2614 pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
2615 {
2616         pv_entry_t pv;
2617
2618         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2619
2620         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2621                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2622         if (pv == NULL) {
2623                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2624                 return NULL;
2625         }
2626         pv_hold(pv);
2627         pv_cache(pv, pindex);
2628         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2629         return(pv);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * Lock a held pv, keeping the hold count
2634  */
2635 static
2636 void
2637 _pv_lock(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2638 {
2639         u_int count;
2640
2641         for (;;) {
2642                 count = pv->pv_hold;
2643                 cpu_ccfence();
2644                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2645                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2646                                               count | PV_HOLD_LOCKED)) {
2647 #ifdef PMAP_DEBUG
2648                                 pv->pv_func = func;
2649                                 pv->pv_line = lineno;
2650 #endif
2651                                 return;
2652                         }
2653                         continue;
2654                 }
2655                 tsleep_interlock(pv, 0);
2656                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2657                                       count | PV_HOLD_WAITING)) {
2658 #ifdef PMAP_DEBUG
2659                         kprintf("pv waiting on %s:%d\n",
2660                                         pv->pv_func, pv->pv_line);
2661 #endif
2662                         tsleep(pv, PINTERLOCKED, "pvwait", hz);
2663                 }
2664                 /* retry */
2665         }
2666 }
2667
2668 /*
2669  * Unlock a held and locked pv, keeping the hold count.
2670  */
2671 static
2672 void
2673 pv_unlock(pv_entry_t pv)
2674 {
2675         u_int count;
2676
2677         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 1))
2678                 return;
2679
2680         for (;;) {
2681                 count = pv->pv_hold;
2682                 cpu_ccfence();
2683                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED|PV_HOLD_MASK)) >=
2684                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2685                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2686                                       count &
2687                                       ~(PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_WAITING))) {
2688                         if (count & PV_HOLD_WAITING)
2689                                 wakeup(pv);
2690                         break;
2691                 }
2692         }
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Unlock and drop a pv.  If the pv is no longer associated with a pmap
2697  * and the hold count drops to zero we will free it.
2698  *
2699  * Caller should not hold any spin locks.  We are protected from hold races
2700  * by virtue of holds only occuring only with a pmap_spin or vm_page_spin
2701  * lock held.  A pv cannot be located otherwise.
2702  */
2703 static
2704 void
2705 pv_put(pv_entry_t pv)
2706 {
2707         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 0)) {
2708                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2709                         zfree(pvzone, pv);
2710                 return;
2711         }
2712         pv_unlock(pv);
2713         pv_drop(pv);
2714 }
2715
2716 /*
2717  * Unlock, drop, and free a pv, destroying it.  The pv is removed from its
2718  * pmap.  Any pte operations must have already been completed.
2719  */
2720 static
2721 void
2722 pv_free(pv_entry_t pv)
2723 {
2724         pmap_t pmap;
2725
2726         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
2727         if ((pmap = pv->pv_pmap) != NULL) {
2728                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2729                 pv_entry_rb_tree_RB_REMOVE(&pmap->pm_pvroot, pv);
2730                 if (pmap->pm_pvhint == pv)
2731                         pmap->pm_pvhint = NULL;
2732                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
2733                 pv->pv_pmap = NULL;
2734                 pv->pv_pindex = 0;
2735                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2736         }
2737         pv_put(pv);
2738 }
2739
2740 /*
2741  * This routine is very drastic, but can save the system
2742  * in a pinch.
2743  */
2744 void
2745 pmap_collect(void)
2746 {
2747         int i;
2748         vm_page_t m;
2749         static int warningdone=0;
2750
2751         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
2752                 return;
2753         pmap_pagedaemon_waken = 0;
2754         if (warningdone < 5) {
2755                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
2756                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
2757                 warningdone++;
2758         }
2759
2760         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
2761                 m = &vm_page_array[i];
2762                 if (m->wire_count || m->hold_count)
2763                         continue;
2764                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
2765                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
2766                                 pmap_remove_all(m);
2767                         }
2768                         vm_page_wakeup(m);
2769                 }
2770         }
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Scan the pmap for active page table entries and issue a callback.
2775  * The callback must dispose of pte_pv, whos PTE entry is at *ptep in
2776  * its parent page table.
2777  *
2778  * pte_pv will be NULL if the page or page table is unmanaged.
2779  * pt_pv will point to the page table page containing the pte for the page.
2780  *
2781  * NOTE! If we come across an unmanaged page TABLE (verses an unmanaged page),
2782  *       we pass a NULL pte_pv and we pass a pt_pv pointing to the passed
2783  *       process pmap's PD and page to the callback function.  This can be
2784  *       confusing because the pt_pv is really a pd_pv, and the target page
2785  *       table page is simply aliased by the pmap and not owned by it.
2786  *
2787  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
2788  *
2789  * It is assumed that PD pages and above are managed and thus in the RB tree,
2790  * allowing us to use RB_SCAN from the PD pages down for ranged scans.
2791  */
2792 struct pmap_scan_info {
2793         struct pmap *pmap;
2794         vm_offset_t sva;
2795         vm_offset_t eva;
2796         vm_pindex_t sva_pd_pindex;
2797         vm_pindex_t eva_pd_pindex;
2798         void (*func)(pmap_t, struct pmap_scan_info *,
2799                      pv_entry_t, pv_entry_t, int, vm_offset_t,
2800                      pt_entry_t *, void *);
2801         void *arg;
2802         int doinval;
2803         struct pmap_inval_info inval;
2804 };
2805
2806 static int pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data);
2807 static int pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data);
2808
2809 static void
2810 pmap_scan(struct pmap_scan_info *info)
2811 {
2812         struct pmap *pmap = info->pmap;
2813         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2814         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2815         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2816         pt_entry_t *ptep;
2817         struct pv_entry dummy_pv;
2818
2819         if (pmap == NULL)
2820                 return;
2821
2822         /*
2823          * Hold the token for stability; if the pmap is empty we have nothing
2824          * to do.
2825          */
2826         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2827 #if 0
2828         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2829                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2830                 return;
2831         }
2832 #endif
2833
2834         pmap_inval_init(&info->inval);
2835
2836         /*
2837          * Special handling for scanning one page, which is a very common
2838          * operation (it is?).
2839          *
2840          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4
2841          */
2842         if (info->sva + PAGE_SIZE == info->eva) {
2843                 if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2844                         /*
2845                          * Kernel mappings do not track wire counts on
2846                          * page table pages and only maintain pd_pv and
2847                          * pte_pv levels so pmap_scan() works.
2848                          */
2849                         pt_pv = NULL;
2850                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2851                         ptep = vtopte(info->sva);
2852                 } else {
2853                         /*
2854                          * User pages which are unmanaged will not have a
2855                          * pte_pv.  User page table pages which are unmanaged
2856                          * (shared from elsewhere) will also not have a pt_pv.
2857                          * The func() callback will pass both pte_pv and pt_pv
2858                          * as NULL in that case.
2859                          */
2860                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2861                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(info->sva));
2862                         if (pt_pv == NULL) {
2863                                 KKASSERT(pte_pv == NULL);
2864                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(info->sva));
2865                                 if (pd_pv) {
2866                                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv,
2867                                                     pmap_pt_index(info->sva));
2868                                         if (*ptep) {
2869                                                 info->func(pmap, info,
2870                                                      NULL, pd_pv, 1,
2871                                                      info->sva, ptep,
2872                                                      info->arg);
2873                                         }
2874                                         pv_put(pd_pv);
2875                                 }
2876                                 goto fast_skip;
2877                         }
2878                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(info->sva));
2879                 }
2880                 if (*ptep == 0) {
2881                         /*
2882                          * Unlike the pv_find() case below we actually
2883                          * acquired a locked pv in this case so any
2884                          * race should have been resolved.  It is expected
2885                          * to not exist.
2886                          */
2887                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
2888                 } else if (pte_pv) {
2889                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|
2890                                                                 PG_V),
2891                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv %p",
2892                                 *ptep, info->sva, pte_pv));
2893                         info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
2894                                    info->sva, ptep, info->arg);
2895                 } else {
2896                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == PG_V,
2897                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv NULL",
2898                                 *ptep, info->sva));
2899                         info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
2900                                    info->sva, ptep, info->arg);
2901                 }
2902                 if (pt_pv)
2903                         pv_put(pt_pv);
2904 fast_skip:
2905                 pmap_inval_done(&info->inval);
2906                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2907                 return;
2908         }
2909
2910         /*
2911          * Nominal scan case, RB_SCAN() for PD pages and iterate from
2912          * there.
2913          */
2914         info->sva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->sva);
2915         info->eva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->eva + NBPDP - 1);
2916
2917         if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2918                 /*
2919                  * The kernel does not currently maintain any pv_entry's for
2920                  * higher-level page tables.
2921                  */
2922                 bzero(&dummy_pv, sizeof(dummy_pv));
2923                 dummy_pv.pv_pindex = info->sva_pd_pindex;
2924                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2925                 while (dummy_pv.pv_pindex < info->eva_pd_pindex) {
2926                         pmap_scan_callback(&dummy_pv, info);
2927                         ++dummy_pv.pv_pindex;
2928                 }
2929                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2930         } else {
2931                 /*
2932                  * User page tables maintain local PML4, PDP, and PD
2933                  * pv_entry's at the very least.  PT pv's might be
2934                  * unmanaged and thus not exist.  PTE pv's might be
2935                  * unmanaged and thus not exist.
2936                  */
2937                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2938                 pv_entry_rb_tree_RB_SCAN(&pmap->pm_pvroot,
2939                         pmap_scan_cmp, pmap_scan_callback, info);
2940                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2941         }
2942         pmap_inval_done(&info->inval);
2943         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2944 }
2945
2946 /*
2947  * WARNING! pmap->pm_spin held
2948  */
2949 static int
2950 pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data)
2951 {
2952         struct pmap_scan_info *info = data;
2953         if (pv->pv_pindex < info->sva_pd_pindex)
2954                 return(-1);
2955         if (pv->pv_pindex >= info->eva_pd_pindex)
2956                 return(1);
2957         return(0);
2958 }
2959
2960 /*
2961  * WARNING! pmap->pm_spin held
2962  */
2963 static int
2964 pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data)
2965 {
2966         struct pmap_scan_info *info = data;
2967         struct pmap *pmap = info->pmap;
2968         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2969         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2970         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2971         pt_entry_t *ptep;
2972         vm_offset_t sva;
2973         vm_offset_t eva;
2974         vm_offset_t va_next;
2975         vm_pindex_t pd_pindex;
2976         int error;
2977
2978         /*
2979          * Pull the PD pindex from the pv before releasing the spinlock.
2980          *
2981          * WARNING: pv is faked for kernel pmap scans.
2982          */
2983         pd_pindex = pv->pv_pindex;
2984         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2985         pv = NULL;      /* invalid after spinlock unlocked */
2986
2987         /*
2988          * Calculate the page range within the PD.  SIMPLE pmaps are
2989          * direct-mapped for the entire 2^64 address space.  Normal pmaps
2990          * reflect the user and kernel address space which requires
2991          * cannonicalization w/regards to converting pd_pindex's back
2992          * into addresses.
2993          */
2994         sva = (pd_pindex - NUPTE_TOTAL - NUPT_TOTAL) << PDPSHIFT;
2995         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0 &&
2996             (sva & PML4_SIGNMASK)) {
2997                 sva |= PML4_SIGNMASK;
2998         }
2999         eva = sva + NBPDP;      /* can overflow */
3000         if (sva < info->sva)
3001                 sva = info->sva;
3002         if (eva < info->sva || eva > info->eva)
3003                 eva = info->eva;
3004
3005         /*
3006          * NOTE: kernel mappings do not track page table pages, only
3007          *       terminal pages.
3008          *
3009          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4.
3010          *       However, for the scan to be efficient we try to
3011          *       cache items top-down.
3012          */
3013         pd_pv = NULL;
3014         pt_pv = NULL;
3015
3016         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3017                 if (sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3018                         if (pt_pv) {
3019                                 pv_put(pt_pv);
3020                                 pt_pv = NULL;
3021                         }
3022                         goto kernel_skip;
3023                 }
3024
3025                 /*
3026                  * PD cache (degenerate case if we skip).  It is possible
3027                  * for the PD to not exist due to races.  This is ok.
3028                  */
3029                 if (pd_pv == NULL) {
3030                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3031                 } else if (pd_pv->pv_pindex != pmap_pd_pindex(sva)) {
3032                         pv_put(pd_pv);
3033                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3034                 }
3035                 if (pd_pv == NULL) {
3036                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3037                         if (va_next < sva)
3038                                 va_next = eva;
3039                         continue;
3040                 }
3041
3042                 /*
3043                  * PT cache
3044                  */
3045                 if (pt_pv == NULL) {
3046                         if (pd_pv) {
3047                                 pv_put(pd_pv);
3048                                 pd_pv = NULL;
3049                         }
3050                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3051                 } else if (pt_pv->pv_pindex != pmap_pt_pindex(sva)) {
3052                         if (pd_pv) {
3053                                 pv_put(pd_pv);
3054                                 pd_pv = NULL;
3055                         }
3056                         pv_put(pt_pv);
3057                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3058                 }
3059
3060                 /*
3061                  * If pt_pv is NULL we either have an shared page table
3062                  * page and must issue a callback specific to that case,
3063                  * or there is no page table page.
3064                  *
3065                  * Either way we can skip the page table page.
3066                  */
3067                 if (pt_pv == NULL) {
3068                         /*
3069                          * Possible unmanaged (shared from another pmap)
3070                          * page table page.
3071                          */
3072                         if (pd_pv == NULL)
3073                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3074                         KKASSERT(pd_pv != NULL);
3075                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv, pmap_pt_index(sva));
3076                         if (*ptep & PG_V) {
3077                                 info->func(pmap, info, NULL, pd_pv, 1,
3078                                            sva, ptep, info->arg);
3079                         }
3080
3081                         /*
3082                          * Done, move to next page table page.
3083                          */
3084                         va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3085                         if (va_next < sva)
3086                                 va_next = eva;
3087                         continue;
3088                 }
3089
3090                 /*
3091                  * From this point in the loop testing pt_pv for non-NULL
3092                  * means we are in UVM, else if it is NULL we are in KVM.
3093                  *
3094                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3095                  * by the current page table page, or to the end of the
3096                  * range being removed.
3097                  */
3098 kernel_skip:
3099                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3100                 if (va_next < sva)
3101                         va_next = eva;
3102                 if (va_next > eva)
3103                         va_next = eva;
3104
3105                 /*
3106                  * Scan the page table for pages.  Some pages may not be
3107                  * managed (might not have a pv_entry).
3108                  *
3109                  * There is no page table management for kernel pages so
3110                  * pt_pv will be NULL in that case, but otherwise pt_pv
3111                  * is non-NULL, locked, and referenced.
3112                  */
3113
3114                 /*
3115                  * At this point a non-NULL pt_pv means a UVA, and a NULL
3116                  * pt_pv means a KVA.
3117                  */
3118                 if (pt_pv)
3119                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(sva));
3120                 else
3121                         ptep = vtopte(sva);
3122
3123                 while (sva < va_next) {
3124                         /*
3125                          * Acquire the related pte_pv, if any.  If *ptep == 0
3126                          * the related pte_pv should not exist, but if *ptep
3127                          * is not zero the pte_pv may or may not exist (e.g.
3128                          * will not exist for an unmanaged page).
3129                          *
3130                          * However a multitude of races are possible here.
3131                          *
3132                          * In addition, the (pt_pv, pte_pv) lock order is
3133                          * backwards, so we have to be careful in aquiring
3134                          * a properly locked pte_pv.
3135                          */
3136                         if (pt_pv) {
3137                                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(sva),
3138                                                     &error);
3139                                 if (error) {
3140                                         if (pd_pv) {
3141                                                 pv_put(pd_pv);
3142                                                 pd_pv = NULL;
3143                                         }
3144                                         pv_put(pt_pv);   /* must be non-NULL */
3145                                         pt_pv = NULL;
3146                                         pv_lock(pte_pv); /* safe to block now */
3147                                         pv_put(pte_pv);
3148                                         pte_pv = NULL;
3149                                         pt_pv = pv_get(pmap,
3150                                                        pmap_pt_pindex(sva));
3151                                         /*
3152                                          * pt_pv reloaded, need new ptep
3153                                          */
3154                                         KKASSERT(pt_pv != NULL);
3155                                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv,
3156                                                         pmap_pte_index(sva));
3157                                         continue;
3158                                 }
3159                         } else {
3160                                 pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(sva));
3161                         }
3162
3163                         /*
3164                          * Ok, if *ptep == 0 we had better NOT have a pte_pv.
3165                          */
3166                         if (*ptep == 0) {
3167                                 if (pte_pv) {
3168                                         kprintf("Unexpected non-NULL pte_pv "
3169                                                 "%p pt_pv %p *ptep = %016lx\n",
3170                                                 pte_pv, pt_pv, *ptep);
3171                                         panic("Unexpected non-NULL pte_pv");
3172                                 }
3173                                 sva += PAGE_SIZE;
3174                                 ++ptep;
3175                                 continue;
3176                         }
3177
3178                         /*
3179                          * Ready for the callback.  The locked pte_pv (if any)
3180                          * is consumed by the callback.  pte_pv will exist if
3181                          *  the page is managed, and will not exist if it
3182                          * isn't.
3183                          */
3184                         if (pte_pv) {
3185                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3186                                          (PG_MANAGED|PG_V),
3187                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3188                                          "pte_pv %p",
3189                                          *ptep, sva, pte_pv));
3190                                 info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
3191                                            sva, ptep, info->arg);
3192                         } else {
3193                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3194                                          PG_V,
3195                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3196                                          "pte_pv NULL",
3197                                          *ptep, sva));
3198                                 info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
3199                                            sva, ptep, info->arg);
3200                         }
3201                         pte_pv = NULL;
3202                         sva += PAGE_SIZE;
3203                         ++ptep;
3204                 }
3205                 lwkt_yield();
3206         }
3207         if (pd_pv) {
3208                 pv_put(pd_pv);
3209                 pd_pv = NULL;
3210         }
3211         if (pt_pv) {
3212                 pv_put(pt_pv);
3213                 pt_pv = NULL;
3214         }
3215         lwkt_yield();
3216
3217         /*
3218          * Relock before returning.
3219          */
3220         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3221         return (0);
3222 }
3223
3224 void
3225 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3226 {
3227         struct pmap_scan_info info;
3228
3229         info.pmap = pmap;
3230         info.sva = sva;
3231         info.eva = eva;
3232         info.func = pmap_remove_callback;
3233         info.arg = NULL;
3234         info.doinval = 1;       /* normal remove requires pmap inval */
3235         pmap_scan(&info);
3236 }
3237
3238 static void
3239 pmap_remove_noinval(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3240 {
3241         struct pmap_scan_info info;
3242
3243         info.pmap = pmap;
3244         info.sva = sva;
3245         info.eva = eva;
3246         info.func = pmap_remove_callback;
3247         info.arg = NULL;
3248         info.doinval = 0;       /* normal remove requires pmap inval */
3249         pmap_scan(&info);
3250 }
3251
3252 static void
3253 pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3254                      pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3255                      vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3256 {
3257         pt_entry_t pte;
3258
3259         if (pte_pv) {
3260                 /*
3261                  * This will also drop pt_pv's wire_count. Note that
3262                  * terminal pages are not wired based on mmu presence.
3263                  */
3264                 if (info->doinval)
3265                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info->inval);
3266                 else
3267                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3268                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3269                 pv_free(pte_pv);
3270         } else if (sharept == 0) {
3271                 /*
3272                  * Unmanaged page
3273                  *
3274                  * pt_pv's wire_count is still bumped by unmanaged pages
3275                  * so we must decrement it manually.
3276                  */
3277                 if (info->doinval)
3278                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3279                 pte = pte_load_clear(ptep);
3280                 if (info->doinval)
3281                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3282                 if (pte & PG_W)
3283                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3284                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3285                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3286                         panic("pmap_remove: insufficient wirecount");
3287         } else {
3288                 /*
3289                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3290                  * for our pmap (not the share object pmap).
3291                  *
3292                  * We have to unwire the target page table page and we
3293                  * have to unwire our page directory page.
3294                  */
3295                 if (info->doinval)
3296                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3297                 pte = pte_load_clear(ptep);
3298                 if (info->doinval)
3299                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3300                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3301                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3302                         panic("pmap_remove: shared pgtable1 bad wirecount");
3303                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3304                         panic("pmap_remove: shared pgtable2 bad wirecount");
3305         }
3306 }
3307
3308 /*
3309  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
3310  * Reflects back modify bits to the pager.
3311  *
3312  * This routine may not be called from an interrupt.
3313  */
3314 static
3315 void
3316 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3317 {
3318         struct pmap_inval_info info;
3319         pv_entry_t pv;
3320
3321         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3322                 return;
3323
3324         pmap_inval_init(&info);
3325         vm_page_spin_lock(m);
3326         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3327                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3328                 if (pv_hold_try(pv)) {
3329                         vm_page_spin_unlock(m);
3330                 } else {
3331                         vm_page_spin_unlock(m);
3332                         pv_lock(pv);
3333                         if (pv->pv_m != m) {
3334                                 pv_put(pv);
3335                                 vm_page_spin_lock(m);
3336                                 continue;
3337                         }
3338                 }
3339                 /*
3340                  * Holding no spinlocks, pv is locked.
3341                  */
3342                 pmap_remove_pv_pte(pv, NULL, &info);
3343                 pmap_remove_pv_page(pv);
3344                 pv_free(pv);
3345                 vm_page_spin_lock(m);
3346         }
3347         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
3348         vm_page_spin_unlock(m);
3349         pmap_inval_done(&info);
3350 }
3351
3352 /*
3353  * Set the physical protection on the specified range of this map
3354  * as requested.  This function is typically only used for debug watchpoints
3355  * and COW pages.
3356  *
3357  * This function may not be called from an interrupt if the map is
3358  * not the kernel_pmap.
3359  *
3360  * NOTE!  For shared page table pages we just unmap the page.
3361  */
3362 void
3363 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3364 {
3365         struct pmap_scan_info info;
3366         /* JG review for NX */
3367
3368         if (pmap == NULL)
3369                 return;
3370         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3371                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3372                 return;
3373         }
3374         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3375                 return;
3376         info.pmap = pmap;
3377         info.sva = sva;
3378         info.eva = eva;
3379         info.func = pmap_protect_callback;
3380         info.arg = &prot;
3381         info.doinval = 1;
3382         pmap_scan(&info);
3383 }
3384
3385 static
3386 void
3387 pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3388                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3389                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3390 {
3391         pt_entry_t pbits;
3392         pt_entry_t cbits;
3393         pt_entry_t pte;
3394         vm_page_t m;
3395
3396         /*
3397          * XXX non-optimal.
3398          */
3399         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3400 again:
3401         pbits = *ptep;
3402         cbits = pbits;
3403         if (pte_pv) {
3404                 m = NULL;
3405                 if (pbits & PG_A) {
3406                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3407                         KKASSERT(m == pte_pv->pv_m);
3408                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3409                         cbits &= ~PG_A;
3410                 }
3411                 if (pbits & PG_M) {
3412                         if (pmap_track_modified(pte_pv->pv_pindex)) {
3413                                 if (m == NULL)
3414                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3415                                 vm_page_dirty(m);
3416                                 cbits &= ~PG_M;
3417                         }
3418                 }
3419         } else if (sharept) {
3420                 /*
3421                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3422                  * for our pmap (not the share object pmap).
3423                  *
3424                  * When asked to protect something in a shared page table
3425                  * page we just unmap the page table page.  We have to
3426                  * invalidate the tlb in this situation.
3427                  */
3428                 pte = pte_load_clear(ptep);
3429                 pmap_inval_invltlb(&info->inval);
3430                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3431                         panic("pmap_protect: pgtable1 pg bad wirecount");
3432                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3433                         panic("pmap_protect: pgtable2 pg bad wirecount");
3434                 ptep = NULL;
3435         }
3436         /* else unmanaged page, adjust bits, no wire changes */
3437
3438         if (ptep) {
3439                 cbits &= ~PG_RW;
3440                 if (pbits != cbits && !atomic_cmpset_long(ptep, pbits, cbits)) {
3441                         goto again;
3442                 }
3443         }
3444         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3445         if (pte_pv)
3446                 pv_put(pte_pv);
3447 }
3448
3449 /*
3450  * Insert the vm_page (m) at the virtual address (va), replacing any prior
3451  * mapping at that address.  Set protection and wiring as requested.
3452  *
3453  * If entry is non-NULL we check to see if the SEG_SIZE optimization is
3454  * possible.  If it is we enter the page into the appropriate shared pmap
3455  * hanging off the related VM object instead of the passed pmap, then we
3456  * share the page table page from the VM object's pmap into the current pmap.
3457  *
3458  * NOTE: This routine MUST insert the page into the pmap now, it cannot
3459  *       lazy-evaluate.
3460  */
3461 void
3462 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3463            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
3464 {
3465         pmap_inval_info info;
3466         pv_entry_t pt_pv;       /* page table */
3467         pv_entry_t pte_pv;      /* page table entry */
3468         pt_entry_t *ptep;
3469         vm_paddr_t opa;
3470         pt_entry_t origpte, newpte;
3471         vm_paddr_t pa;
3472
3473         if (pmap == NULL)
3474                 return;
3475         va = trunc_page(va);
3476 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
3477         if (va >= KvaEnd)
3478                 panic("pmap_enter: toobig");
3479         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
3480                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table "
3481                       "pages (va: 0x%lx)", va);
3482 #endif
3483         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
3484                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with "
3485                         "kernel_pmap\n");
3486 #ifdef DDB
3487                 db_print_backtrace();
3488 #endif
3489         }
3490         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
3491                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without"
3492                         "kernel_pmap\n");
3493 #ifdef DDB
3494                 db_print_backtrace();
3495 #endif
3496         }
3497
3498         /*
3499          * Get locked PV entries for our new page table entry (pte_pv)
3500          * and for its parent page table (pt_pv).  We need the parent
3501          * so we can resolve the location of the ptep.
3502          *
3503          * Only hardware MMU actions can modify the ptep out from
3504          * under us.
3505          *
3506          * if (m) is fictitious or unmanaged we do not create a managing
3507          * pte_pv for it.  Any pre-existing page's management state must
3508          * match (avoiding code complexity).
3509          *
3510          * If the pmap is still being initialized we assume existing
3511          * page tables.
3512          *
3513          * Kernel mapppings do not track page table pages (i.e. pt_pv).
3514          * pmap_allocpte() checks the
3515          */
3516         if (pmap_initialized == FALSE) {
3517                 pte_pv = NULL;
3518                 pt_pv = NULL;
3519                 ptep = vtopte(va);
3520         } else if (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) { /* XXX */
3521                 pte_pv = NULL;
3522                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3523                         pt_pv = NULL;
3524                         ptep = vtopte(va);
3525                 } else {
3526                         pt_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va),
3527                                                   NULL, entry, va);
3528                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3529                 }
3530                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED) == 0);
3531         } else {
3532                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3533                         /*
3534                          * Kernel map, pv_entry-tracked.
3535                          */
3536                         pt_pv = NULL;
3537                         pte_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pte_pindex(va), NULL);
3538                         ptep = vtopte(va);
3539                 } else {
3540                         /*
3541                          * User map
3542                          */
3543                         pte_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pte_pindex(va),
3544                                                    &pt_pv, entry, va);
3545                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3546                 }
3547                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED));
3548         }
3549
3550         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3551         origpte = *ptep;
3552         opa = origpte & PG_FRAME;
3553
3554         newpte = (pt_entry_t)(pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V | PG_A);
3555         if (wired)
3556                 newpte |= PG_W;
3557         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3558                 newpte |= PG_U;
3559         if (pte_pv)
3560                 newpte |= PG_MANAGED;
3561         if (pmap == &kernel_pmap)
3562                 newpte |= pgeflag;
3563
3564         /*
3565          * It is possible for multiple faults to occur in threaded
3566          * environments, the existing pte might be correct.
3567          */
3568         if (((origpte ^ newpte) & ~(pt_entry_t)(PG_M|PG_A)) == 0)
3569                 goto done;
3570
3571         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
3572                 pmap_inval_init(&info);
3573
3574         /*
3575          * Ok, either the address changed or the protection or wiring
3576          * changed.
3577          *
3578          * Clear the current entry, interlocking the removal.  For managed
3579          * pte's this will also flush the modified state to the vm_page.
3580          * Atomic ops are mandatory in order to ensure that PG_M events are
3581          * not lost during any transition.
3582          */
3583         if (opa) {
3584                 if (pte_pv) {
3585                         /*
3586                          * pmap_remove_pv_pte() unwires pt_pv and assumes
3587                          * we will free pte_pv, but since we are reusing
3588                          * pte_pv we want to retain the wire count.
3589                          *
3590                          * pt_pv won't exist for a kernel page (managed or
3591                          * otherwise).
3592                          */
3593                         if (pt_pv)
3594                                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3595                         if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
3596                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3597                         else
3598                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info);
3599                         if (pte_pv->pv_m)
3600                                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3601                 } else if (prot & VM_PROT_NOSYNC) {
3602                         /*
3603                          * Unmanaged page, NOSYNC (no mmu sync) requested.
3604                          *
3605                          * Leave wire count on PT page intact.
3606                          */
3607                         (void)pte_load_clear(ptep);
3608                         cpu_invlpg((void *)va);
3609                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3610                 } else {
3611                         /*
3612                          * Unmanaged page, normal enter.
3613                          *
3614                          * Leave wire count on PT page intact.
3615                          */
3616                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3617                         (void)pte_load_clear(ptep);
3618                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3619                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3620                 }
3621                 KKASSERT(*ptep == 0);
3622         }
3623
3624         if (pte_pv) {
3625                 /*
3626                  * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3627                  * Wiring of the PT page is already handled.
3628                  */
3629                 KKASSERT(pte_pv->pv_m == NULL);
3630                 vm_page_spin_lock(m);
3631                 pte_pv->pv_m = m;
3632                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pte_pv, pv_list);
3633                 /*
3634                 if (m->object)
3635                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
3636                 */
3637                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
3638                 vm_page_spin_unlock(m);
3639         } else if (pt_pv && opa == 0) {
3640                 /*
3641                  * We have to adjust the wire count on the PT page ourselves
3642                  * for unmanaged entries.  If opa was non-zero we retained
3643                  * the existing wire count from the removal.
3644                  */
3645                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3646         }
3647
3648         /*
3649          * Kernel VMAs (pt_pv == NULL) require pmap invalidation interlocks.
3650          *
3651          * User VMAs do not because those will be zero->non-zero, so no
3652          * stale entries to worry about at this point.
3653          *
3654          * For KVM there appear to still be issues.  Theoretically we
3655          * should be able to scrap the interlocks entirely but we
3656          * get crashes.
3657          */
3658         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3659                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3660
3661         /*
3662          * Set the pte
3663          */
3664         *(volatile pt_entry_t *)ptep = newpte;
3665
3666         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3667                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3668         else if (pt_pv == NULL)
3669                 cpu_invlpg((void *)va);
3670
3671         if (wired) {
3672                 if (pte_pv) {
3673                         atomic_add_long(&pte_pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count,
3674                                         1);
3675                 } else {
3676                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3677                 }
3678         }
3679         if (newpte & PG_RW)
3680                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3681
3682         /*
3683          * Unmanaged pages need manual resident_count tracking.
3684          */
3685         if (pte_pv == NULL && pt_pv)
3686                 atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count, 1);
3687
3688         /*
3689          * Cleanup
3690          */
3691         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 || pte_pv == NULL)
3692                 pmap_inval_done(&info);
3693 done:
3694         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
3695
3696         /*
3697          * Cleanup the pv entry, allowing other accessors.
3698          */
3699         if (pte_pv)
3700                 pv_put(pte_pv);
3701         if (pt_pv)
3702                 pv_put(pt_pv);
3703 }
3704
3705 /*
3706  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
3707  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
3708  * VA.
3709  *
3710  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
3711  */
3712 void
3713 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3714 {
3715         pmap_enter(pmap, va, m, VM_PROT_READ, FALSE, NULL);
3716 }
3717
3718 /*
3719  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3720  * to be used for panic dumps.
3721  *
3722  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
3723  */
3724 void *
3725 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
3726 {
3727         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
3728         return ((void *)crashdumpmap);
3729 }
3730
3731 #define MAX_INIT_PT (96)
3732
3733 /*
3734  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
3735  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
3736  * immediately after an mmap.
3737  */
3738 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
3739
3740 void
3741 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
3742                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
3743                     vm_size_t size, int limit)
3744 {
3745         struct rb_vm_page_scan_info info;
3746         struct lwp *lp;
3747         vm_size_t psize;
3748
3749         /*
3750          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
3751          * or object.
3752          */
3753         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
3754                 return;
3755
3756         /*
3757          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
3758          */
3759         lp = curthread->td_lwp;
3760         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3761                 return;
3762
3763         /*
3764          * Misc additional checks
3765          */
3766         psize = x86_64_btop(size);
3767
3768         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
3769                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
3770                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
3771                 return;
3772         }
3773
3774         if (pindex + psize > object->size) {
3775                 if (object->size < pindex)
3776                         return;           
3777                 psize = object->size - pindex;
3778         }
3779
3780         if (psize == 0)
3781                 return;
3782
3783         /*
3784          * If everything is segment-aligned do not pre-init here.  Instead
3785          * allow the normal vm_fault path to pass a segment hint to
3786          * pmap_enter() which will then use an object-referenced shared
3787          * page table page.
3788          */
3789         if ((addr & SEG_MASK) == 0 &&
3790             (ctob(psize) & SEG_MASK) == 0 &&
3791             (ctob(pindex) & SEG_MASK) == 0) {
3792                 return;
3793         }
3794
3795         /*
3796          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
3797          * any valid pages found into the pmap.
3798          *
3799          * We cannot safely scan the object's memq without holding the
3800          * object token.
3801          */
3802         info.start_pindex = pindex;
3803         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
3804         info.limit = limit;
3805         info.mpte = NULL;
3806         info.addr = addr;
3807         info.pmap = pmap;
3808
3809         vm_object_hold_shared(object);
3810         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
3811                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
3812         vm_object_drop(object);
3813 }
3814
3815 static
3816 int
3817 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
3818 {
3819         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
3820         vm_pindex_t rel_index;
3821
3822         /*
3823          * don't allow an madvise to blow away our really
3824          * free pages allocating pv entries.
3825          */
3826         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
3827                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
3828                     return(-1);
3829         }
3830
3831         /*
3832          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
3833          * busy (while holding the object token).
3834          */
3835         if (p->flags & PG_MARKER)
3836                 return 0;
3837         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
3838                 return 0;
3839         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
3840             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3841                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
3842                         vm_page_deactivate(p);
3843                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
3844                 pmap_enter_quick(info->pmap,
3845                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
3846         }
3847         vm_page_wakeup(p);
3848         lwkt_yield();
3849         return(0);
3850 }
3851
3852 /*
3853  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially pre-fault the specified
3854  * address.
3855  *
3856  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a pte is already loaded
3857  * into the slot.
3858  *
3859  * XXX This is safe only because page table pages are not freed.
3860  */
3861 int
3862 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3863 {
3864         pt_entry_t *pte;
3865
3866         /*spin_lock(&pmap->pm_spin);*/
3867         if ((pte = pmap_pte(pmap, addr)) != NULL) {
3868                 if (*pte & PG_V) {
3869                         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3870                         return FALSE;
3871                 }
3872         }
3873         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3874         return TRUE;
3875 }
3876
3877 /*
3878  * Change the wiring attribute for a pmap/va pair.  The mapping must already
3879  * exist in the pmap.  The mapping may or may not be managed.
3880  */
3881 void
3882 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
3883                    vm_map_entry_t entry)
3884 {
3885         pt_entry_t *ptep;
3886         pv_entry_t pv;
3887
3888         if (pmap == NULL)
3889                 return;
3890         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
3891         pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL, entry, va);
3892         ptep = pv_pte_lookup(pv, pmap_pte_index(va));
3893
3894         if (wired && !pmap_pte_w(ptep))
3895                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3896         else if (!wired && pmap_pte_w(ptep))
3897                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3898
3899         /*
3900          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3901          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
3902          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
3903          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
3904          * wiring changes.
3905          */
3906 #ifdef SMP
3907         if (wired)
3908                 atomic_set_long(ptep, PG_W);
3909         else
3910                 atomic_clear_long(ptep, PG_W);
3911 #else
3912         if (wired)
3913                 atomic_set_long_nonlocked(ptep, PG_W);
3914         else
3915                 atomic_clear_long_nonlocked(ptep, PG_W);