285e1cdc58575b3478b5292c363f939b954ba642
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 David Greenman
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  * 
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
20  *    the documentation and/or other materials provided with the
21  *    distribution.
22  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
23  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
24  *    from this software without specific, prior written permission.
25  * 
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
27  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
28  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
29  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
30  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
31  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
32  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
33  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
34  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
35  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
36  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  * 
39  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
41  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/pmap.c,v 1.31 2008/08/25 17:01:40 dillon Exp $
42  */
43 /*
44  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
45  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
46  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
47  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
48  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
49  * as a consequence.
50  */
51
52 #include <sys/types.h>
53 #include <sys/systm.h>
54 #include <sys/kernel.h>
55 #include <sys/stat.h>
56 #include <sys/mman.h>
57 #include <sys/vkernel.h>
58 #include <sys/proc.h>
59 #include <sys/thread.h>
60 #include <sys/user.h>
61 #include <sys/vmspace.h>
62
63 #include <vm/pmap.h>
64 #include <vm/vm_page.h>
65 #include <vm/vm_extern.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_object.h>
68 #include <vm/vm_zone.h>
69 #include <vm/vm_pageout.h>
70
71 #include <machine/md_var.h>
72 #include <machine/pcb.h>
73 #include <machine/pmap_inval.h>
74 #include <machine/globaldata.h>
75
76 #include <sys/sysref2.h>
77
78 #include <assert.h>
79
80 struct pmap kernel_pmap;
81
82 static struct vm_zone pvzone;
83 static struct vm_object pvzone_obj;
84 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
85 static int pv_entry_count;
86 static int pv_entry_max;
87 static int pv_entry_high_water;
88 static int pmap_pagedaemon_waken;
89 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
90 static int protection_codes[8];
91
92 static void i386_protection_init(void);
93 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
94 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
95
96 #define MINPV   2048
97 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
98 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
99 #endif
100
101 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
102
103 #define pte_prot(m, p) \
104         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
105
106 void
107 pmap_init(void)
108 {
109         int i;
110         struct pv_entry *pvinit;
111
112         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
113                 vm_page_t m;
114
115                 m = &vm_page_array[i];
116                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
117                 m->md.pv_list_count = 0;
118         }
119
120         i = vm_page_array_size;
121         if (i < MINPV)
122                 i = MINPV;
123         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
124         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
125         pmap_initialized = TRUE;
126 }
127
128 void
129 pmap_init2(void)
130 {
131         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
132
133         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
134         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
135         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
136         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
137         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
138 }
139
140 /*
141  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
142  *
143  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
144  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
145  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
146  *
147  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
148  * no pteobj is needed.
149  */
150 void
151 pmap_bootstrap(void)
152 {
153         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
154
155         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
156         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
157         kernel_pmap.pm_count = 1;
158         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;
159         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
160         i386_protection_init();
161 }
162
163 /*
164  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
165  * just dummy it up so it works well enough for fork().
166  *
167  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
168  * space, never kernel address space.
169  */
170 void
171 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
172 {
173         pmap_pinit(pmap);
174 }
175
176 /************************************************************************
177  *              Procedures to manage whole physical maps                *
178  ************************************************************************
179  *
180  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
181  * such as one in a vmspace structure.
182  */
183 void
184 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
185 {
186         vm_page_t ptdpg;
187         int npages;
188
189         /*
190          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
191          * page directory table.
192          */
193         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
194                 pmap->pm_pdir =
195                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
196         }
197
198         /*
199          * allocate object for the pte array and page directory
200          */
201         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
202                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
203         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
204
205         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
206                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
207         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
208
209         /*
210          * allocate the page directory page
211          */
212         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
213                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
214
215         ptdpg->wire_count = 1;
216         ++vmstats.v_wire_count;
217
218         /* not usually mapped */
219         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
220         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
221
222         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
223         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
224         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
225                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
226
227         pmap->pm_count = 1;
228         pmap->pm_active = 0;
229         pmap->pm_ptphint = NULL;
230         pmap->pm_cpucachemask = 0;
231         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
232         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
233         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
234 }
235
236 /*
237  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
238  */
239 void
240 pmap_puninit(pmap_t pmap)
241 {
242         if (pmap->pm_pdir) {
243                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
244                 pmap->pm_pdir = NULL;
245         }
246         if (pmap->pm_pteobj) {
247                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
248                 pmap->pm_pteobj = NULL;
249         }
250 }
251
252
253 /*
254  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
255  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
256  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
257  * then copies the template.
258  *
259  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
260  */
261 void
262 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
263 {
264         crit_enter();
265         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
266         crit_exit();
267 }
268
269 /*
270  * Release all resources held by the given physical map.
271  *
272  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
273  */
274 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
275
276 void
277 pmap_release(struct pmap *pmap)
278 {
279         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
280         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
281         struct rb_vm_page_scan_info info;
282
283         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
284
285 #if defined(DIAGNOSTIC)
286         if (object->ref_count != 1)
287                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
288 #endif
289         /*
290          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
291          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
292          * set cpucachemask to 0.
293          */
294         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
295                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
296                 *gd->gd_PT1pde = 0;
297                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
298         }
299         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
300                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
301                 *gd->gd_PT2pde = 0;
302                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
303         }
304         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
305                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
306                 *gd->gd_PT3pde = 0;
307                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
308         }
309         
310         info.pmap = pmap;
311         info.object = object;
312         crit_enter();
313         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
314         crit_exit();
315
316         do {
317                 crit_enter();
318                 info.error = 0;
319                 info.mpte = NULL;
320                 info.limit = object->generation;
321
322                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
323                                         pmap_release_callback, &info);
324                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
325                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
326                                 info.error = 1;
327                 }
328                 crit_exit();
329         } while (info.error);
330
331         /*
332          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
333          */
334         pmap->pm_pdirpte = 0;
335         pmap->pm_cpucachemask = 0;
336 }
337
338 /*
339  * Callback to release a page table page backing a directory
340  * entry.
341  */
342 static int
343 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
344 {
345         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
346
347         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
348                 info->mpte = p;
349                 return(0);
350         }
351         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
352                 info->error = 1;
353                 return(-1);
354         }
355         if (info->object->generation != info->limit) {
356                 info->error = 1;
357                 return(-1);
358         }
359         return(0);
360 }
361
362 /*
363  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
364  * the map contains no valid mappings.
365  */
366 void
367 pmap_destroy(pmap_t pmap)
368 {
369         int count;
370
371         if (pmap == NULL)
372                 return;
373
374         count = --pmap->pm_count;
375         if (count == 0) {
376                 pmap_release(pmap);
377                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
378         }
379 }
380
381 /*
382  * Add a reference to the specified pmap.
383  */
384 void
385 pmap_reference(pmap_t pmap)
386 {
387         if (pmap != NULL) {
388                 pmap->pm_count++;
389         }
390 }
391
392 /************************************************************************
393  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
394  ************************************************************************
395  *
396  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
397  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
398  * calls to the real kernel.
399  */
400 void
401 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
402 {
403         int r;
404         void *rp;
405
406 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
407
408         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
409                 panic("vmspace_create() failed");
410
411         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
412                           PROT_READ|PROT_WRITE,
413                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
414                           MemImageFd, 0);
415         if (rp == MAP_FAILED)
416                 panic("vmspace_mmap: failed1");
417         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
418                          MADV_NOSYNC, 0);
419         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
420                           PROT_READ|PROT_WRITE,
421                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
422                           MemImageFd, 0x40000000);
423         if (rp == MAP_FAILED)
424                 panic("vmspace_mmap: failed2");
425         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
426                          MADV_NOSYNC, 0);
427         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
428                           PROT_READ|PROT_WRITE,
429                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
430                           MemImageFd, 0x80000000);
431         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
432                          MADV_NOSYNC, 0);
433         if (rp == MAP_FAILED)
434                 panic("vmspace_mmap: failed3");
435
436         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
437                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
438         if (r < 0)
439                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
440         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
441                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
442         if (r < 0)
443                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
444         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
445                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
446         if (r < 0)
447                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
448 }
449
450 void
451 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
452 {
453         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
454                 panic("vmspace_destroy() failed");
455 }
456
457 /************************************************************************
458  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
459  ************************************************************************/
460
461 /*
462  * This maps the requested page table and gives us access to it.
463  *
464  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
465  * thread or from a normal thread.
466  */
467 static vpte_t *
468 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
469 {
470         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
471
472         if (pmap == &kernel_pmap) {
473                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
474                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
475         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
476                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
477                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
478                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
479                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
480                 }
481                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
482         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
483                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
484                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
485                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
486                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
487                 }
488                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
489         }
490
491         /*
492          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
493          * load a new page table directory into the page table cache
494          */
495         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
496             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
497                 /*
498                  * Choose one or the other and map the page table
499                  * in the KVA space reserved for it.
500                  */
501                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
502                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
503                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
504                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
505                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
506                                         gd->mi.gd_cpumask);
507                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
508                 } else {
509                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
510                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
511                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
512                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
513                                         gd->mi.gd_cpumask);
514                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
515                 }
516         }
517
518         /*
519          * If we are running from a preempting interrupt use a private
520          * map.  The caller must be in a critical section.
521          */
522         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
523         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
524                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
525                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
526                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
527                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
528                                         gd->mi.gd_cpumask);
529                 }
530         } else {
531                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
532                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
533                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
534                 atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
535                                 gd->mi.gd_cpumask);
536         }
537         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
538 }
539
540 static vpte_t *
541 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
542 {
543         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
544
545         if (pmap == &kernel_pmap) {
546                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
547                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
548         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
549                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
550                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
551                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
552                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
553                 }
554                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
555         }
556         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
557                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
558         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
559         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
560         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
561         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
562 }
563
564 static vpte_t *
565 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
566 {
567         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
568
569         if (pmap == &kernel_pmap) {
570                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
571                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
572         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
573                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
574                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
575                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
576                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
577                 }
578                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
579         }
580         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
581                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
582         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
583         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
584         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
585         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
586 }
587
588 /*
589  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
590  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
591  * for the VA.
592  */
593 static __inline vpte_t *
594 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
595 {
596         vpte_t *ptep;
597
598         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
599         if (*ptep & VPTE_PS)
600                 return(ptep);
601         if (*ptep)
602                 return (get_ptbase(pmap, va));
603         return(NULL);
604 }
605
606
607 /*
608  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
609  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
610  *
611  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
612  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
613  */
614 void
615 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
616 {
617         vpte_t *ptep;
618         vpte_t npte;
619
620         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
621         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
622         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
623         if (*ptep & VPTE_V)
624                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
625         *ptep = npte;
626 }
627
628 /*
629  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
630  * some other cpu so it can be used on all cpus.
631  *
632  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
633  */
634 void
635 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
636 {
637         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
638 }
639
640 /*
641  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
642  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
643  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
644  *
645  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
646  */
647 void
648 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
649 {
650         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
651 }
652
653 #if 0
654 /*
655  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
656  * virtual kernels).
657  */
658 void
659 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
660 {
661         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
662         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
663 }
664
665 /*
666  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
667  */
668 void
669 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
670 {
671         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
672         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
673 }
674
675 #endif
676
677 /*
678  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
679  */
680 vm_offset_t
681 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
682 {
683         while (start < end) {
684                 pmap_kenter(virt, start);
685                 virt += PAGE_SIZE;
686                 start += PAGE_SIZE;
687         }
688         return (virt);
689 }
690
691 vpte_t *
692 pmap_kpte(vm_offset_t va)
693 {
694         vpte_t *ptep;
695
696         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
697         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
698         return(ptep);
699 }
700
701 /*
702  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
703  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
704  * by other cpus.
705  *
706  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
707  * pmap_kenter_sync*() is called.
708  */
709 void
710 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
711 {
712         vpte_t *ptep;
713         vpte_t npte;
714
715         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
716
717         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
718         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
719         if (*ptep & VPTE_V)
720                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
721         *ptep = npte;
722 }
723
724 /*
725  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
726  * to be used for panic dumps.
727  */
728 void *
729 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
730 {
731         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
732         return ((void *)crashdumpmap);
733 }
734
735 /*
736  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
737  */
738 void
739 pmap_kremove(vm_offset_t va)
740 {
741         vpte_t *ptep;
742
743         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
744
745         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
746         if (*ptep & VPTE_V)
747                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
748         *ptep = 0;
749 }
750
751 /*
752  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
753  * only with this cpu.
754  *
755  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
756  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
757  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
758  */
759 void
760 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
761 {
762         vpte_t *ptep;
763
764         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
765
766         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
767         if (*ptep & VPTE_V)
768                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
769         *ptep = 0;
770 }
771
772 /*
773  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
774  * with the specified virtual address.
775  */
776 vm_paddr_t
777 pmap_kextract(vm_offset_t va)
778 {
779         vpte_t *ptep;
780         vm_paddr_t pa;
781
782         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
783
784         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
785         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
786         return(pa);
787 }
788
789 /*
790  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
791  */
792 void
793 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
794 {
795         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
796         while (count) {
797                 vpte_t *ptep;
798
799                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
800                 if (*ptep & VPTE_V)
801                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
802                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
803                 --count;
804                 ++m;
805                 va += PAGE_SIZE;
806         }
807 }
808
809 /*
810  * Map a set of VM pages to kernel virtual memory.  If a mapping changes
811  * clear the supplied mask.  The caller handles any SMP interactions.
812  * The mask is used to provide the caller with hints on what SMP interactions
813  * might be needed.
814  */
815 void
816 pmap_qenter2(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count, cpumask_t *mask)
817 {
818         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
819
820         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
821         while (count) {
822                 vpte_t *ptep;
823                 vpte_t npte;
824
825                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
826                 npte = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
827                 if (*ptep != npte) {
828                         *mask = 0;
829                         pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
830                         *ptep = npte;
831                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
832                         pmap_kenter_sync_quick(va);
833                 }
834                 --count;
835                 ++m;
836                 va += PAGE_SIZE;
837         }
838         *mask |= cmask;
839 }
840
841 /*
842  * Undo the effects of pmap_qenter*().
843  */
844 void
845 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
846 {
847         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
848         while (count) {
849                 vpte_t *ptep;
850
851                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
852                 if (*ptep & VPTE_V)
853                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
854                 *ptep = 0;
855                 --count;
856                 va += PAGE_SIZE;
857         }
858 }
859
860 /************************************************************************
861  *        Misc support glue called by machine independant code          *
862  ************************************************************************
863  *
864  * These routines are called by machine independant code to operate on
865  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
866  */
867
868 /*
869  * Initialize MD portions of the thread structure.
870  */
871 void
872 pmap_init_thread(thread_t td)
873 {
874         /* enforce pcb placement */
875         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
876         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
877         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
878 }
879
880 /*
881  * This routine directly affects the fork perf for a process.
882  */
883 void
884 pmap_init_proc(struct proc *p)
885 {
886 }
887
888 /*
889  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
890  * the process from its thread.
891  */
892 void
893 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
894 {
895         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
896 }
897
898 /*
899  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
900  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
901  */
902 void
903 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
904 {
905         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
906
907         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
908                 panic("KVM exhausted");
909         kernel_vm_end = addr;
910 }
911
912 /*
913  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
914  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
915  * be managed anyhow.
916  *
917  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
918  * this function only applies to the kernel pmap.
919  */
920 static int
921 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
922 {
923         if (pmap != &kernel_pmap)
924                 return 1;
925         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
926                 return 1;
927         else
928                 return 0;
929 }
930
931 /************************************************************************
932  *          Procedures supporting managed page table pages              *
933  ************************************************************************
934  *
935  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
936  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
937  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
938  *
939  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
940  * at will and reinstantiate them on demand.
941  */
942
943 /*
944  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
945  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
946  *
947  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
948  * the call should be made with a critical section held so the page's object
949  * association remains valid on return.
950  */
951 static vm_page_t
952 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
953 {
954         vm_page_t m;
955                          
956 retry:
957         m = vm_page_lookup(object, pindex);
958         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
959                 goto retry;
960         return(m);
961 }
962
963 /*
964  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
965  * drops to zero, then it decrements the wire count.
966  *
967  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
968  * on the page.
969  */
970 static int 
971 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
972 {
973         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
974                 ;
975         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
976                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
977
978         if (m->hold_count == 1) {
979                 /*
980                  * Unmap the page table page.  
981                  */
982                 vm_page_busy(m);
983                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
984                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
985                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
986                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
987                 --pmap->pm_stats.resident_count;
988
989                 if (pmap->pm_ptphint == m)
990                         pmap->pm_ptphint = NULL;
991
992                 /*
993                  * This was our last hold, the page had better be unwired
994                  * after we decrement wire_count.
995                  *
996                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
997                  * multiple wire counts.
998                  */
999                 vm_page_unhold(m);
1000                 --m->wire_count;
1001                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1002                 --vmstats.v_wire_count;
1003                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1004                 vm_page_flash(m);
1005                 vm_page_free_zero(m);
1006                 return 1;
1007         }
1008         KKASSERT(m->hold_count > 1);
1009         vm_page_unhold(m);
1010         return 0;
1011 }
1012
1013 static __inline int
1014 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1015 {
1016         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1017         if (m->hold_count > 1) {
1018                 vm_page_unhold(m);
1019                 return 0;
1020         } else {
1021                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1022         }
1023 }
1024
1025 /*
1026  * After removing a page table entry, this routine is used to
1027  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1028  */
1029 static int
1030 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1031 {
1032         unsigned ptepindex;
1033
1034         if (mpte == NULL) {
1035                 /*
1036                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1037                  */
1038                 if (pmap == &kernel_pmap)
1039                         return(0);
1040                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1041                 if (pmap->pm_ptphint &&
1042                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1043                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1044                 } else {
1045                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1046                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1047                 }
1048         }
1049         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1050 }
1051
1052 /*
1053  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1054  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1055  * to sleep).
1056  */
1057 static int
1058 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1059 {
1060         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1061
1062         /*
1063          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1064          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1065          * might as well be placed directly into the zero queue.
1066          */
1067         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1068                 return 0;
1069
1070         vm_page_busy(p);
1071         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1072         --pmap->pm_stats.resident_count;
1073
1074         if (p->hold_count)  {
1075                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1076         }
1077         /*
1078          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1079          * they can go into the zero queue also.
1080          *
1081          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1082          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1083          * it should already be completely zero'd.
1084          *
1085          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1086          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1087          * only applies to page table pages and not to the page directory
1088          * page.
1089          */
1090         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1091                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1092                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1093         } else {
1094                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1095                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1096                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1097         }
1098
1099         /*
1100          * Clear the matching hint
1101          */
1102         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1103                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1104
1105         /*
1106          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1107          * optimize the free call.
1108          */
1109         p->wire_count--;
1110         vmstats.v_wire_count--;
1111         vm_page_free_zero(p);
1112         return 1;
1113 }
1114
1115 /*
1116  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1117  * table directory.
1118  *
1119  * The routine is broken up into two parts for readability.
1120  *
1121  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1122  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1123  */
1124 static vm_page_t
1125 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1126 {
1127         vm_paddr_t ptepa;
1128         vm_page_t m;
1129
1130         /*
1131          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1132          * returned.  This call may block.
1133          */
1134         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1135                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1136
1137         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1138                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1139
1140         /*
1141          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1142          * the caller.
1143          */
1144         m->hold_count++;
1145
1146         /*
1147          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1148          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1149          * return the held page.
1150          */
1151         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1152                 kprintf("vkernel debug: Warning, PTEPA RACE on %ld",
1153                         (long)ptepindex);
1154                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1155                 vm_page_wakeup(m);
1156                 return(m);
1157         }
1158
1159         if (m->wire_count == 0)
1160                 vmstats.v_wire_count++;
1161         m->wire_count++;
1162
1163         /*
1164          * Map the pagetable page into the process address space, if
1165          * it isn't already there.
1166          */
1167         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1168
1169         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1170         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1171                                    VPTE_A | VPTE_M;
1172
1173         /*
1174          * We are likely about to access this page table page, so set the
1175          * page table hint to reduce overhead.
1176          */
1177         pmap->pm_ptphint = m;
1178
1179         /*
1180          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1181          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1182          */
1183         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1184                 pmap_zero_page(ptepa);
1185
1186         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1187         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1188         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1189         vm_page_wakeup(m);
1190
1191         return (m);
1192 }
1193
1194 /*
1195  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1196  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1197  *
1198  * Only used with user pmaps.
1199  */
1200 static vm_page_t
1201 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1202 {
1203         unsigned ptepindex;
1204         vm_offset_t ptepa;
1205         vm_page_t m;
1206
1207         /*
1208          * Calculate pagetable page index
1209          */
1210         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1211
1212         /*
1213          * Get the page directory entry
1214          */
1215         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1216
1217         /*
1218          * This supports switching from a 4MB page to a
1219          * normal 4K page.
1220          */
1221         if (ptepa & VPTE_PS) {
1222                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1223                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1224                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1225                 ptepa = 0;
1226         }
1227
1228         /*
1229          * If the page table page is mapped, we just increment the
1230          * hold count, and activate it.
1231          */
1232         if (ptepa) {
1233                 /*
1234                  * In order to get the page table page, try the
1235                  * hint first.
1236                  */
1237                 if (pmap->pm_ptphint &&
1238                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1239                         m = pmap->pm_ptphint;
1240                 } else {
1241                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1242                         pmap->pm_ptphint = m;
1243                 }
1244                 m->hold_count++;
1245                 return m;
1246         }
1247         /*
1248          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1249          */
1250         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1251 }
1252
1253 /************************************************************************
1254  *                      Managed pages in pmaps                          *
1255  ************************************************************************
1256  *
1257  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1258  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1259  * functions work on these pages.
1260  */
1261
1262 /*
1263  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1264  * called from an interrupt.
1265  */
1266 static __inline void
1267 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1268 {
1269         pv_entry_count--;
1270         zfree(&pvzone, pv);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1275  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1276  */
1277 static pv_entry_t
1278 get_pv_entry(void)
1279 {
1280         pv_entry_count++;
1281         if (pv_entry_high_water &&
1282             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1283             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1284                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1285                 wakeup (&vm_pages_needed);
1286         }
1287         return zalloc(&pvzone);
1288 }
1289
1290 /*
1291  * This routine is very drastic, but can save the system
1292  * in a pinch.
1293  */
1294 void
1295 pmap_collect(void)
1296 {
1297         int i;
1298         vm_page_t m;
1299         static int warningdone=0;
1300
1301         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1302                 return;
1303         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1304
1305         if (warningdone < 5) {
1306                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1307                 warningdone++;
1308         }
1309
1310         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1311                 m = &vm_page_array[i];
1312                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1313                     (m->flags & PG_BUSY))
1314                         continue;
1315                 pmap_remove_all(m);
1316         }
1317 }
1318         
1319 /*
1320  * If it is the first entry on the list, it is actually
1321  * in the header and we must copy the following entry up
1322  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1323  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1324  */
1325 static int
1326 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1327 {
1328         pv_entry_t pv;
1329         int rtval;
1330
1331         crit_enter();
1332         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1333                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1334                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1335                                 break;
1336                 }
1337         } else {
1338                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1339                         if (va == pv->pv_va) 
1340                                 break;
1341                 }
1342         }
1343
1344         /*
1345          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1346          * managed, even if the page being removed IS managed.
1347          */
1348         rtval = 0;
1349         if (pv) {
1350                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1351                 m->md.pv_list_count--;
1352                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1353                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1354                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1355                 ++pmap->pm_generation;
1356                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1357                 free_pv_entry(pv);
1358         }
1359         crit_exit();
1360         return rtval;
1361 }
1362
1363 /*
1364  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1365  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1366  */
1367 static void
1368 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1369 {
1370         pv_entry_t pv;
1371
1372         crit_enter();
1373         pv = get_pv_entry();
1374         pv->pv_va = va;
1375         pv->pv_pmap = pmap;
1376         pv->pv_ptem = mpte;
1377
1378         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1379         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1380         m->md.pv_list_count++;
1381
1382         crit_exit();
1383 }
1384
1385 /*
1386  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1387  */
1388 static int
1389 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1390 {
1391         vpte_t oldpte;
1392         vm_page_t m;
1393
1394         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1395         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1396                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1397         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1398
1399 #if 0
1400         /*
1401          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1402          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1403          * the SMP case.
1404          */
1405         if (oldpte & VPTE_G)
1406                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1407 #endif
1408         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1409         --pmap->pm_stats.resident_count;
1410         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1411                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1412                 if (oldpte & VPTE_M) {
1413 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1414                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1415                                 kprintf(
1416         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1417                                     va, oldpte);
1418                         }
1419 #endif
1420                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1421                                 vm_page_dirty(m);
1422                 }
1423                 if (oldpte & VPTE_A)
1424                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1425                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1426         } else {
1427                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1428         }
1429
1430         return 0;
1431 }
1432
1433 /*
1434  * pmap_remove_page:
1435  *
1436  *      Remove a single page from a process address space.
1437  *
1438  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1439  *      not kernel_pmap.
1440  */
1441 static void
1442 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1443 {
1444         vpte_t *ptq;
1445
1446         /*
1447          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1448          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1449          */
1450         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1451                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1452                 if (*ptq) {
1453                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1454                 }
1455         }
1456 }
1457
1458 /*
1459  * pmap_remove:
1460  *
1461  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1462  *
1463  *      It is assumed that the start and end are properly
1464  *      rounded to the page size.
1465  *
1466  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1467  *      not kernel_pmap.
1468  */
1469 void
1470 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1471 {
1472         vpte_t *ptbase;
1473         vm_offset_t pdnxt;
1474         vm_offset_t ptpaddr;
1475         vm_pindex_t sindex, eindex;
1476
1477         if (pmap == NULL)
1478                 return;
1479
1480         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1481         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1482                 return;
1483
1484         /*
1485          * special handling of removing one page.  a very
1486          * common operation and easy to short circuit some
1487          * code.
1488          */
1489         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1490                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1491                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1492                 return;
1493         }
1494
1495         /*
1496          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1497          * worked with.
1498          *
1499          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1500          * to address 0
1501          */
1502         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1503         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1504
1505         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1506                 vpte_t pdirindex;
1507
1508                 /*
1509                  * Calculate index for next page table.
1510                  */
1511                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1512                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1513                         break;
1514
1515                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1516                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1517                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1518                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1519                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1520                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1521                         continue;
1522                 }
1523
1524                 /*
1525                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1526                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1527                  */
1528                 if (ptpaddr == 0)
1529                         continue;
1530
1531                 /*
1532                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1533                  * by the current page table page, or to the end of the
1534                  * range being removed.
1535                  */
1536                 if (pdnxt > eindex)
1537                         pdnxt = eindex;
1538
1539                 /*
1540                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1541                  */
1542                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1543                         vm_offset_t va;
1544
1545                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1546                         if (*ptbase == 0)
1547                                 continue;
1548                         va = i386_ptob(sindex);
1549                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1550                                 break;
1551                 }
1552         }
1553 }
1554
1555 /*
1556  * pmap_remove_all:
1557  *
1558  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1559  * Reflects back modify bits to the pager.
1560  *
1561  * This routine may not be called from an interrupt.
1562  */
1563 static void
1564 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1565 {
1566         vpte_t *pte, tpte;
1567         pv_entry_t pv;
1568
1569 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1570         /*
1571          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1572          * pages!
1573          */
1574         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1575                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1576         }
1577 #endif
1578
1579         crit_enter();
1580         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1581                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1582                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1583
1584                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1585                 KKASSERT(pte != NULL);
1586
1587                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1588                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1589                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1590                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1591
1592                 if (tpte & VPTE_A)
1593                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1594
1595                 /*
1596                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1597                  */
1598                 if (tpte & VPTE_M) {
1599 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1600                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1601                                 kprintf(
1602         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1603                                     pv->pv_va, tpte);
1604                         }
1605 #endif
1606                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1607                                 vm_page_dirty(m);
1608                 }
1609                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1610                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1611                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1612                 m->md.pv_list_count--;
1613                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1614                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1615                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1616                 free_pv_entry(pv);
1617         }
1618         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1619         crit_exit();
1620 }
1621
1622 /*
1623  * pmap_protect:
1624  *
1625  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1626  *      as requested.
1627  *
1628  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1629  *      not the kernel_pmap.
1630  */
1631 void
1632 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1633 {
1634         vpte_t *ptbase;
1635         vpte_t *ptep;
1636         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1637         vm_pindex_t sindex, eindex;
1638         vm_pindex_t sbase;
1639
1640         if (pmap == NULL)
1641                 return;
1642
1643         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1644                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1645                 return;
1646         }
1647
1648         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1649                 return;
1650
1651         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1652
1653         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1654         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1655         sbase = sindex;
1656
1657         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1658
1659                 unsigned pdirindex;
1660
1661                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1662
1663                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1664
1665                 /*
1666                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1667                  * Throw away the modified bit (?)
1668                  */
1669                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1670                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1671                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1672                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1673                         continue;
1674                 }
1675
1676                 /*
1677                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1678                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1679                  */
1680                 if (ptpaddr == 0)
1681                         continue;
1682
1683                 if (pdnxt > eindex) {
1684                         pdnxt = eindex;
1685                 }
1686
1687                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1688                         vpte_t pbits;
1689                         vm_page_t m;
1690
1691                         /*
1692                          * Clean managed pages and also check the accessed
1693                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1694                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1695                          * access will force a fault rather then setting
1696                          * the modified bit at an unexpected time.
1697                          */
1698                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1699                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1700                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1701                                                        i386_ptob(sindex));
1702                                 m = NULL;
1703                                 if (pbits & VPTE_A) {
1704                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1705                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1706                                         atomic_clear_int(ptep, VPTE_A);
1707                                 }
1708                                 if (pbits & VPTE_M) {
1709                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1710                                                 if (m == NULL)
1711                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1712                                                 vm_page_dirty(m);
1713                                         }
1714                                 }
1715                         } else {
1716                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1717                                                        i386_ptob(sindex));
1718                         }
1719                 }
1720         }
1721 }
1722
1723 /*
1724  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1725  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1726  *
1727  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1728  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1729  *
1730  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1731  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1732  *
1733  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1734  * kernel_pmap.
1735  */
1736 void
1737 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1738            boolean_t wired)
1739 {
1740         vm_paddr_t pa;
1741         vpte_t *pte;
1742         vm_paddr_t opa;
1743         vm_offset_t origpte, newpte;
1744         vm_page_t mpte;
1745
1746         if (pmap == NULL)
1747                 return;
1748
1749         va &= VPTE_FRAME;
1750
1751         /*
1752          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1753          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1754          */
1755         if (pmap == &kernel_pmap)
1756                 mpte = NULL;
1757         else
1758                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1759
1760         pte = pmap_pte(pmap, va);
1761
1762         /*
1763          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1764          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1765          */
1766         if (pte == NULL) {
1767                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1768                       pmap, (void *)va);
1769         }
1770
1771         /*
1772          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1773          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1774          * if an attempt is made to write to the page.
1775          */
1776         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1777         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1778         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1779
1780         if (origpte & VPTE_PS)
1781                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1782
1783         /*
1784          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1785          */
1786         if (origpte && (opa == pa)) {
1787                 /*
1788                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1789                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1790                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1791                  * the PT page will be also.
1792                  */
1793                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1794                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1795                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1796                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1797                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1798
1799                 /*
1800                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1801                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1802                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1803                  * bits below.
1804                  */
1805                 if (mpte)
1806                         mpte->hold_count--;
1807
1808                 /*
1809                  * We might be turning off write access to the page,
1810                  * so we go ahead and sense modify status.
1811                  */
1812                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1813                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1814                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1815                                 vm_page_t om;
1816                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1817                                 vm_page_dirty(om);
1818                         }
1819                         pa |= VPTE_MANAGED;
1820                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1821                 }
1822                 goto validate;
1823         } 
1824         /*
1825          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1826          * handle validating new mapping.
1827          */
1828         if (opa) {
1829                 int err;
1830                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1831                 if (err)
1832                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1833         }
1834
1835         /*
1836          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1837          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1838          * called at interrupt time.
1839          */
1840         if (pmap_initialized && 
1841             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1842                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1843                 pa |= VPTE_MANAGED;
1844                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1845         }
1846
1847         /*
1848          * Increment counters
1849          */
1850         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1851         if (wired)
1852                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1853
1854 validate:
1855         /*
1856          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1857          */
1858         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1859
1860         if (wired)
1861                 newpte |= VPTE_WIRED;
1862         if (pmap != &kernel_pmap)
1863                 newpte |= VPTE_U;
1864
1865         /*
1866          * If the mapping or permission bits are different from the
1867          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1868          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1869          * to do now is update the bits.
1870          *
1871          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1872          * fault?
1873          */
1874         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1875                 *pte = newpte | VPTE_A;
1876                 if (newpte & VPTE_W)
1877                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1878         }
1879         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1880 }
1881
1882 /*
1883  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1884  *
1885  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1886  */
1887 static void
1888 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1889 {
1890         vpte_t *pte;
1891         vm_paddr_t pa;
1892         vm_page_t mpte;
1893         unsigned ptepindex;
1894         vm_offset_t ptepa;
1895
1896         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1897
1898         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1899
1900         /*
1901          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1902          *
1903          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1904          * section following.
1905          */
1906         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1907
1908         do {
1909                 /*
1910                  * Get the page directory entry
1911                  */
1912                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1913
1914                 /*
1915                  * If the page table page is mapped, we just increment
1916                  * the hold count, and activate it.
1917                  */
1918                 if (ptepa) {
1919                         if (ptepa & VPTE_PS)
1920                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1921                         if (pmap->pm_ptphint &&
1922                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1923                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1924                         } else {
1925                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1926                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1927                         }
1928                         if (mpte)
1929                                 mpte->hold_count++;
1930                 } else {
1931                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1932                 }
1933         } while (mpte == NULL);
1934
1935         /*
1936          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1937          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1938          * just return.
1939          */
1940         pte = pmap_pte(pmap, va);
1941         if (*pte) {
1942                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1943                 return;
1944         }
1945
1946         /*
1947          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1948          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1949          * called at interrupt time.
1950          */
1951         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1952                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1953                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1954         }
1955
1956         /*
1957          * Increment counters
1958          */
1959         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1960
1961         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1962
1963         /*
1964          * Now validate mapping with RO protection
1965          */
1966         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1967                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
1968         else
1969                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
1970         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
1971         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
1972 }
1973
1974 /*
1975  * Extract the physical address for the translation at the specified
1976  * virtual address in the pmap.
1977  */
1978 vm_paddr_t
1979 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1980 {
1981         vm_paddr_t rtval;
1982         vpte_t pte;
1983
1984         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
1985                 if (pte & VPTE_PS) {
1986                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
1987                         rtval |= va & SEG_MASK;
1988                 } else {
1989                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
1990                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1991                 }
1992                 return(rtval);
1993         }
1994         return(0);
1995 }
1996
1997 #define MAX_INIT_PT (96)
1998
1999 /*
2000  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2001  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2002  * immediately after an mmap.
2003  */
2004 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2005
2006 void
2007 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2008                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2009                     vm_size_t size, int limit)
2010 {
2011         struct rb_vm_page_scan_info info;
2012         struct lwp *lp;
2013         int psize;
2014
2015         /*
2016          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2017          * or object.
2018          */
2019         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2020                 return;
2021
2022         /*
2023          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2024          */
2025         lp = curthread->td_lwp;
2026         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2027                 return;
2028
2029         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2030
2031         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2032                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2033                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2034                 return;
2035         }
2036
2037         if (psize + pindex > object->size) {
2038                 if (object->size < pindex)
2039                         return;           
2040                 psize = object->size - pindex;
2041         }
2042
2043         if (psize == 0)
2044                 return;
2045
2046         /*
2047          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2048          * any valid pages found into the pmap.
2049          *
2050          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2051          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2052          */
2053         info.start_pindex = pindex;
2054         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2055         info.limit = limit;
2056         info.mpte = NULL;
2057         info.addr = addr;
2058         info.pmap = pmap;
2059
2060         crit_enter();
2061         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2062                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2063         crit_exit();
2064 }
2065
2066 static
2067 int
2068 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2069 {
2070         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2071         vm_pindex_t rel_index;
2072         /*
2073          * don't allow an madvise to blow away our really
2074          * free pages allocating pv entries.
2075          */
2076         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2077                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2078                     return(-1);
2079         }
2080         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2081             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2082                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2083                         vm_page_deactivate(p);
2084                 vm_page_busy(p);
2085                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2086                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2087                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2088                 vm_page_wakeup(p);
2089         }
2090         return(0);
2091 }
2092
2093 /*
2094  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2095  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2096  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2097  */
2098 #define PFBAK 4
2099 #define PFFOR 4
2100 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2101
2102 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2103         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2104         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2105         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2106         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2107 };
2108
2109 void
2110 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2111 {
2112         vm_offset_t starta;
2113         vm_offset_t addr;
2114         vm_pindex_t pindex;
2115         vm_page_t m;
2116         vm_object_t object;
2117         struct lwp *lp;
2118         int i;
2119
2120         /*
2121          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2122          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2123          */
2124         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2125                 return;
2126         lp = curthread->td_lwp;
2127         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2128                 return;
2129
2130         object = entry->object.vm_object;
2131
2132         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2133         if (starta < entry->start)
2134                 starta = entry->start;
2135         else if (starta > addra)
2136                 starta = 0;
2137
2138         /*
2139          * critical section protection is required to maintain the 
2140          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2141          * them from their objects.
2142          */
2143         crit_enter();
2144         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2145                 vm_object_t lobject;
2146                 vpte_t *pte;
2147
2148                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2149                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2150                         addr = 0;
2151
2152                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2153                         continue;
2154
2155                 /*
2156                  * Make sure the page table page already exists
2157                  */
2158                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0)
2159                         continue;
2160
2161                 /*
2162                  * Get a pointer to the pte and make sure that no valid page
2163                  * has been mapped.
2164                  */
2165                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2166                 if (*pte)
2167                         continue;
2168
2169                 /*
2170                  * Get the page to be mapped
2171                  */
2172                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2173                 lobject = object;
2174
2175                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2176                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2177                      (lobject->backing_object));
2178                     lobject = lobject->backing_object
2179                 ) {
2180                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2181                                 break;
2182                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2183                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2184                 }
2185
2186                 /*
2187                  * give-up when a page is not in memory
2188                  */
2189                 if (m == NULL)
2190                         break;
2191
2192                 /*
2193                  * If everything meets the requirements for pmap_enter_quick(),
2194                  * then enter the page.
2195                  */
2196
2197                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2198                         (m->busy == 0) &&
2199                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2200
2201                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2202                                 vm_page_deactivate(m);
2203                         }
2204                         vm_page_busy(m);
2205                         pmap_enter_quick(pmap, addr, m);
2206                         vm_page_wakeup(m);
2207                 }
2208         }
2209         crit_exit();
2210 }
2211
2212 /*
2213  *      Routine:        pmap_change_wiring
2214  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2215  *                      pair.
2216  *      In/out conditions:
2217  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2218  */
2219 void
2220 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2221 {
2222         vpte_t *pte;
2223
2224         if (pmap == NULL)
2225                 return;
2226
2227         pte = get_ptbase(pmap, va);
2228
2229         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2230                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2231         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2232                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2233         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2234
2235         /*
2236          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2237          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2238          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2239          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2240          * wiring changes.
2241          */
2242         if (wired)
2243                 atomic_set_int(pte, VPTE_WIRED);
2244         else
2245                 atomic_clear_int(pte, VPTE_WIRED);
2246 }
2247
2248 /*
2249  *      Copy the range specified by src_addr/len
2250  *      from the source map to the range dst_addr/len
2251  *      in the destination map.
2252  *
2253  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2254  */
2255 void
2256 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2257         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2258 {
2259         vm_offset_t addr;
2260         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2261         vm_offset_t pdnxt;
2262         vpte_t *src_frame;
2263         vpte_t *dst_frame;
2264         vm_page_t m;
2265
2266         /*
2267          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2268          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2269          * be the case.
2270          *
2271          * FIXME!
2272          */
2273         return;
2274
2275         if (dst_addr != src_addr)
2276                 return;
2277         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2278                 return;
2279         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2280                 return;
2281
2282         crit_enter();
2283
2284         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2285         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2286
2287         /*
2288          * critical section protection is required to maintain the page/object
2289          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2290          * their objects.
2291          */
2292         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2293                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2294                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2295                 vm_offset_t srcptepaddr;
2296                 unsigned ptepindex;
2297
2298                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2299                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2300
2301                 /*
2302                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2303                  * way below the low water mark of free pages or way
2304                  * above high water mark of used pv entries.
2305                  */
2306                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2307                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2308                         break;
2309                 
2310                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2311                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2312
2313                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2314                 if (srcptepaddr == 0)
2315                         continue;
2316                         
2317                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2318                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2319                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2320                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2321                         }
2322                         continue;
2323                 }
2324
2325                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2326                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2327                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2328                         continue;
2329                 }
2330
2331                 if (pdnxt > end_addr)
2332                         pdnxt = end_addr;
2333
2334                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2335                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2336                 while (addr < pdnxt) {
2337                         vpte_t ptetemp;
2338
2339                         ptetemp = *src_pte;
2340                         /*
2341                          * we only virtual copy managed pages
2342                          */
2343                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2344                                 /*
2345                                  * We have to check after allocpte for the
2346                                  * pte still being around...  allocpte can
2347                                  * block.
2348                                  *
2349                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2350                                  * we have to reload the tables.
2351                                  */
2352                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2353                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2354                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2355
2356                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2357                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2358                                         /*
2359                                          * Clear the modified and accessed
2360                                          * (referenced) bits during the copy.
2361                                          *
2362                                          * We do not have to clear the write
2363                                          * bit to force a fault-on-modify
2364                                          * because the real kernel's target
2365                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2366                                          */
2367                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2368                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2369                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2370                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2371                                                 dstmpte, m);
2372                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2373                                 } else {
2374                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2375                                 }
2376                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2377                                         break;
2378                         }
2379                         addr += PAGE_SIZE;
2380                         src_pte++;
2381                         dst_pte++;
2382                 }
2383         }
2384         crit_exit();
2385 }       
2386
2387 /*
2388  * pmap_zero_page:
2389  *
2390  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2391  *      contents.
2392  *
2393  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2394  *      required.
2395  */
2396 void
2397 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2398 {
2399         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2400
2401         crit_enter();
2402         if (*gd->gd_CMAP3)
2403                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2404         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2405         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2406
2407         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2408         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2409         crit_exit();
2410 }
2411
2412 /*
2413  * pmap_page_assertzero:
2414  *
2415  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2416  */
2417 void
2418 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2419 {
2420         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2421         int i;
2422
2423         crit_enter();
2424         if (*gd->gd_CMAP3)
2425                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2426         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2427                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2428         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2429         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2430             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2431                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2432                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2433             }
2434         }
2435         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2436         crit_exit();
2437 }
2438
2439 /*
2440  * pmap_zero_page:
2441  *
2442  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2443  *      its contents with bzero.
2444  *
2445  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2446  */
2447 void
2448 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2449 {
2450         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2451
2452         crit_enter();
2453         if (*gd->gd_CMAP3)
2454                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2455         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2456                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2457         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2458
2459         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2460         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2461         crit_exit();
2462 }
2463
2464 /*
2465  * pmap_copy_page:
2466  *
2467  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2468  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2469  *      is required.
2470  */
2471 void
2472 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2473 {
2474         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2475
2476         crit_enter();
2477         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2478                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2479         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2480                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2481
2482         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2483         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2484
2485         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2486         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2487
2488         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2489
2490         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2491         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2492         crit_exit();
2493 }
2494
2495 /*
2496  * pmap_copy_page_frag:
2497  *
2498  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2499  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2500  *      is required.
2501  */
2502 void
2503 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2504 {
2505         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2506
2507         crit_enter();
2508         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2509                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2510         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2511                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2512
2513         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2514         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2515
2516         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2517         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2518
2519         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2520               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2521               bytes);
2522
2523         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2524         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2525         crit_exit();
2526 }
2527
2528 /*
2529  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2530  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2531  * be changed upwards or downwards in the future; it
2532  * is only necessary that true be returned for a small
2533  * subset of pmaps for proper page aging.
2534  */
2535 boolean_t
2536 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2537 {
2538         pv_entry_t pv;
2539         int loops = 0;
2540
2541         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2542                 return FALSE;
2543
2544         crit_enter();
2545
2546         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2547                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2548                         crit_exit();
2549                         return TRUE;
2550                 }
2551                 loops++;
2552                 if (loops >= 16)
2553                         break;
2554         }
2555         crit_exit();
2556         return (FALSE);
2557 }
2558
2559 /*
2560  * Remove all pages from specified address space
2561  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2562  * is special cased for current process only, but
2563  * can have the more generic (and slightly slower)
2564  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2565  * in the case of running down an entire address space.
2566  */
2567 void
2568 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2569 {
2570         vpte_t *pte, tpte;
2571         pv_entry_t pv, npv;
2572         vm_page_t m;
2573         int iscurrentpmap;
2574         int32_t save_generation;
2575         struct lwp *lp;
2576
2577         lp = curthread->td_lwp;
2578         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2579                 iscurrentpmap = 1;
2580         else
2581                 iscurrentpmap = 0;
2582
2583         crit_enter();
2584         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2585                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2586                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2587                         continue;
2588                 }
2589
2590                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2591
2592                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2593
2594                 /*
2595                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2596                  * at this time
2597                  */
2598                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2599                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2600                         continue;
2601                 }
2602                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2603
2604                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2605
2606                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2607                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2608
2609                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2610                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2611
2612                 /*
2613                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2614                  */
2615                 if (tpte & VPTE_M) {
2616                         vm_page_dirty(m);
2617                 }
2618
2619                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2620                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2621                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2622
2623                 m->md.pv_list_count--;
2624                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2625                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2626                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2627
2628                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2629                 free_pv_entry(pv);
2630
2631                 /*
2632                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2633                  * calls and other removals were made.
2634                  */
2635                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2636                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2637                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2638                 }
2639         }
2640         crit_exit();
2641 }
2642
2643 /*
2644  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2645  */
2646 static boolean_t
2647 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2648 {
2649         pv_entry_t pv;
2650         vpte_t *pte;
2651
2652         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2653                 return FALSE;
2654
2655         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2656                 return FALSE;
2657
2658         crit_enter();
2659
2660         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2661                 /*
2662                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2663                  * mark clean_map and ptes as never
2664                  * modified.
2665                  */
2666                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2667                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2668                                 continue;
2669                 }
2670
2671 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2672                 if (!pv->pv_pmap) {
2673                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2674                         continue;
2675                 }
2676 #endif
2677                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2678                 if (*pte & bit) {
2679                         crit_exit();
2680                         return TRUE;
2681                 }
2682         }
2683         crit_exit();
2684         return (FALSE);
2685 }
2686
2687 /*
2688  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2689  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2690  *
2691  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2692  */
2693 static __inline void
2694 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2695 {
2696         pv_entry_t pv;
2697         vpte_t *pte;
2698         vpte_t pbits;
2699
2700         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2701                 return;
2702
2703         crit_enter();
2704
2705         /*
2706          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2707          * setting RO do we need to clear the VAC?
2708          */
2709         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2710                 /*
2711                  * don't write protect pager mappings
2712                  */
2713                 if (bit == VPTE_W) {
2714                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2715                                 continue;
2716                 }
2717
2718 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2719                 if (!pv->pv_pmap) {
2720                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2721                         continue;
2722                 }
2723 #endif
2724
2725                 /*
2726                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2727                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2728                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2729                  *
2730                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2731                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2732                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2733                  * will never set our Modify bit again. 
2734                  */
2735                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2736                 if (*pte & bit) {
2737                         if (bit == VPTE_W) {
2738                                 /*
2739                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2740                                  * VPTE_W
2741                                  */
2742                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2743                                                        pv->pv_va);
2744                                 if (pbits & VPTE_M)
2745                                         vm_page_dirty(m);
2746                         } else if (bit == VPTE_M) {
2747                                 /*
2748                                  * We do not have to make the page read-only
2749                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2750                                  * kernel will make the real PTE read-only
2751                                  * or otherwise detect the write and set
2752                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2753                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2754                                  * above).  This allows the real kernel to
2755                                  * handle the write fault without forwarding
2756                                  * the fault to us.
2757                                  */
2758                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_M);
2759                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2760                                 /*
2761                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2762                                  * the caller doesn't want us to update
2763                                  * the dirty status of the VM page.
2764                                  */
2765                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2766                         } else {
2767                                 /*
2768                                  * We've been asked to clear bits that do
2769                                  * not interact with hardware.
2770                                  */
2771                                 atomic_clear_int(pte, bit);
2772                         }
2773                 }
2774         }
2775         crit_exit();
2776 }
2777
2778 /*
2779  *      pmap_page_protect:
2780  *
2781  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2782  */
2783 void
2784 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2785 {
2786         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2787                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2788                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2789                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2790                 } else {
2791                         pmap_remove_all(m);
2792                 }
2793         }
2794 }
2795
2796 vm_paddr_t
2797 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2798 {
2799         return (i386_ptob(ppn));
2800 }
2801
2802 /*
2803  *      pmap_ts_referenced:
2804  *
2805  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2806  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2807  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2808  *      reference bits set.
2809  *
2810  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2811  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2812  *      optimal aging of shared pages.
2813  */
2814 int
2815 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2816 {
2817         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2818         vpte_t *pte;
2819         int rtval = 0;
2820
2821         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2822                 return (rtval);
2823
2824         crit_enter();
2825
2826         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2827
2828                 pvf = pv;
2829
2830                 do {
2831                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2832
2833                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2834
2835                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2836
2837                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2838                                 continue;
2839
2840                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2841
2842                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2843 #ifdef SMP
2844                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_A);
2845 #else
2846                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, VPTE_A);
2847 #endif
2848                                 rtval++;
2849                                 if (rtval > 4) {
2850                                         break;
2851                                 }
2852                         }
2853                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2854         }
2855         crit_exit();
2856
2857         return (rtval);
2858 }
2859
2860 /*
2861  *      pmap_is_modified:
2862  *
2863  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2864  *      in any physical maps.
2865  */
2866 boolean_t
2867 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2868 {
2869         return pmap_testbit(m, VPTE_M);
2870 }
2871
2872 /*
2873  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
2874  */
2875 void
2876 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2877 {
2878         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2879 }
2880
2881 /*
2882  *      pmap_clear_reference:
2883  *
2884  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
2885  */
2886 void
2887 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2888 {
2889         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2890 }
2891
2892 /*
2893  * Miscellaneous support routines follow
2894  */
2895
2896 static void
2897 i386_protection_init(void)
2898 {
2899         int *kp, prot;
2900
2901         kp = protection_codes;
2902         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2903                 if (prot & VM_PROT_READ)
2904                         *kp |= VPTE_R;
2905                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2906                         *kp |= VPTE_W;
2907                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2908                         *kp |= VPTE_X;
2909                 ++kp;
2910         }
2911 }
2912
2913 #if 0
2914
2915 /*
2916  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2917  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2918  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2919  * NOT real memory.
2920  *
2921  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2922  * a time.
2923  */
2924 void *
2925 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2926 {
2927         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2928         vpte_t *pte;
2929
2930         offset = pa & PAGE_MASK;
2931         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2932
2933         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
2934         if (!va)
2935                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2936
2937         pa = pa & VPTE_FRAME;
2938         for (tmpva = va; size > 0;) {
2939                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2940                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2941                 size -= PAGE_SIZE;
2942                 tmpva += PAGE_SIZE;
2943                 pa += PAGE_SIZE;
2944         }
2945         cpu_invltlb();
2946         smp_invltlb();
2947
2948         return ((void *)(va + offset));
2949 }
2950
2951 void
2952 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2953 {
2954         vm_offset_t base, offset;
2955
2956         base = va & VPTE_FRAME;
2957         offset = va & PAGE_MASK;
2958         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2959         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2960         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2961 }
2962
2963 #endif
2964
2965 /*
2966  * perform the pmap work for mincore
2967  */
2968 int
2969 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2970 {
2971         vpte_t *ptep, pte;
2972         vm_page_t m;
2973         int val = 0;
2974         
2975         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2976         if (ptep == 0) {
2977                 return 0;
2978         }
2979
2980         if ((pte = *ptep) != 0) {
2981                 vm_offset_t pa;
2982
2983                 val = MINCORE_INCORE;
2984                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2985                         return val;
2986
2987                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2988
2989                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2990
2991                 /*
2992                  * Modified by us
2993                  */
2994                 if (pte & VPTE_M)
2995                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2996                 /*
2997                  * Modified by someone
2998                  */
2999                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3000                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3001                 /*
3002                  * Referenced by us
3003                  */
3004                 if (pte & VPTE_A)
3005                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3006
3007                 /*
3008                  * Referenced by someone
3009                  */
3010                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3011                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3012                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3013                 }
3014         } 
3015         return val;
3016 }
3017
3018 void
3019 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3020 {
3021         struct vmspace *oldvm;
3022         struct lwp *lp;
3023
3024         oldvm = p->p_vmspace;
3025         crit_enter();
3026         if (oldvm != newvm) {
3027                 p->p_vmspace = newvm;
3028                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3029                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3030                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3031                 if (adjrefs) {
3032                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3033                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3034                 }
3035         }
3036         crit_exit();
3037 }
3038
3039 void
3040 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3041 {
3042         struct vmspace *oldvm;
3043         struct pmap *pmap;
3044
3045         crit_enter();
3046         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3047
3048         if (oldvm != newvm) {
3049                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3050                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3051                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3052 #if defined(SMP)
3053                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3054 #else
3055                         pmap->pm_active |= 1;
3056 #endif
3057 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3058                         tlb_flush_count++;
3059 #endif
3060                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3061 #if defined(SMP)
3062                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3063                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3064 #else
3065                         pmap->pm_active &= ~1;
3066 #endif
3067                 }
3068         }
3069         crit_exit();
3070 }
3071
3072
3073 vm_offset_t
3074 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3075 {
3076
3077         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3078                 return addr;
3079         }
3080
3081         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3082         return addr;
3083 }
3084
3085
3086 #if defined(DEBUG)
3087
3088 static void     pads (pmap_t pm);
3089 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3090
3091 /* print address space of pmap*/
3092 static void
3093 pads(pmap_t pm)
3094 {
3095         vm_offset_t va;
3096         int i, j;
3097         vpte_t *ptep;
3098
3099         if (pm == &kernel_pmap)
3100                 return;
3101         for (i = 0; i < 1024; i++)
3102                 if (pm->pm_pdir[i])
3103                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3104                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3105                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3106                                         continue;
3107                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3108                                         continue;
3109                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3110                                 if (ptep && (*ptep & VPTE_V)) {
3111                                         kprintf("%p:%x ",
3112                                                 (void *)va, (unsigned)*ptep);
3113                                 }
3114                         };
3115
3116 }
3117
3118 void
3119 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3120 {
3121         pv_entry_t pv;
3122         vm_page_t m;
3123
3124         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3125         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3126         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3127 #ifdef used_to_be
3128                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3129                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3130 #endif
3131                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3132                 pads(pv->pv_pmap);
3133         }
3134         kprintf(" ");
3135 }
3136 #endif
3137