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