44b6fe319fdbe5dd254391e8cb79d0a5f865e02b
[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 #include <sys/spinlock2.h>
79
80 #include <assert.h>
81
82 struct pmap kernel_pmap;
83
84 static struct vm_zone pvzone;
85 static struct vm_object pvzone_obj;
86 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
87 static int pv_entry_count;
88 static int pv_entry_max;
89 static int pv_entry_high_water;
90 static int pmap_pagedaemon_waken;
91 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
92 static int protection_codes[8];
93
94 static void i386_protection_init(void);
95 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
96 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
97
98 #define MINPV   2048
99 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
100 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
101 #endif
102
103 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
104
105 #define pte_prot(m, p) \
106         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
107
108 void
109 pmap_init(void)
110 {
111         int i;
112         struct pv_entry *pvinit;
113
114         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
115                 vm_page_t m;
116
117                 m = &vm_page_array[i];
118                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
119                 m->md.pv_list_count = 0;
120         }
121
122         i = vm_page_array_size;
123         if (i < MINPV)
124                 i = MINPV;
125         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
126         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
127         pmap_initialized = TRUE;
128 }
129
130 void
131 pmap_init2(void)
132 {
133         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
134
135         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
136         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
137         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
138         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
139         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
140 }
141
142 /*
143  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
144  *
145  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
146  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
147  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
148  *
149  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
150  * no pteobj is needed.
151  */
152 void
153 pmap_bootstrap(void)
154 {
155         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
156
157         /*
158          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
159          * for mmu pages.
160          */
161         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
162         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
163         kernel_pmap.pm_count = 1;
164         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
165         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
166         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
167         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
168         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
169         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
170         i386_protection_init();
171 }
172
173 /*
174  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
175  * just dummy it up so it works well enough for fork().
176  *
177  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
178  * space, never kernel address space.
179  */
180 void
181 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
182 {
183         pmap_pinit(pmap);
184 }
185
186 /************************************************************************
187  *              Procedures to manage whole physical maps                *
188  ************************************************************************
189  *
190  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
191  * such as one in a vmspace structure.
192  */
193 void
194 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
195 {
196         vm_page_t ptdpg;
197         int npages;
198
199         /*
200          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
201          * page directory table.
202          */
203         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
204                 pmap->pm_pdir =
205                     (vpte_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
206         }
207
208         /*
209          * allocate object for the pte array and page directory
210          */
211         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
212                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
213         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
214
215         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
216                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
217         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
218
219         /*
220          * allocate the page directory page
221          */
222         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
223                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_ZERO);
224         vm_page_wire(ptdpg);
225
226         /* not usually mapped */
227         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
228         vm_page_wakeup(ptdpg);
229
230         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
231         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
232
233         pmap->pm_count = 1;
234         pmap->pm_active = 0;
235         pmap->pm_ptphint = NULL;
236         pmap->pm_cpucachemask = 0;
237         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
238         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
239         spin_init(&pmap->pm_spin);
240         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
241         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
242         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
243 }
244
245 /*
246  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
247  *
248  * No requirements.
249  */
250 void
251 pmap_puninit(pmap_t pmap)
252 {
253         if (pmap->pm_pdir) {
254                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
255                 pmap->pm_pdir = NULL;
256         }
257         if (pmap->pm_pteobj) {
258                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
259                 pmap->pm_pteobj = NULL;
260         }
261 }
262
263
264 /*
265  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
266  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
267  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
268  * then copies the template.
269  *
270  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
271  *
272  * No requirements.
273  */
274 void
275 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
276 {
277         spin_lock(&pmap_spin);
278         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
279         spin_unlock(&pmap_spin);
280 }
281
282 /*
283  * Release all resources held by the given physical map.
284  *
285  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
286  *
287  * Caller must hold pmap->pm_token
288  */
289 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
290
291 void
292 pmap_release(struct pmap *pmap)
293 {
294         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
295         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
296         struct rb_vm_page_scan_info info;
297
298         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
299
300 #if defined(DIAGNOSTIC)
301         if (object->ref_count != 1)
302                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
303 #endif
304         /*
305          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
306          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
307          * set cpucachemask to 0.
308          */
309         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
310                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
311                 *gd->gd_PT1pde = 0;
312                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
313         }
314         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
315                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
316                 *gd->gd_PT2pde = 0;
317                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
318         }
319         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
320                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
321                 *gd->gd_PT3pde = 0;
322                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
323         }
324         
325         info.pmap = pmap;
326         info.object = object;
327
328         spin_lock(&pmap_spin);
329         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
330         spin_unlock(&pmap_spin);
331
332         vm_object_hold(object);
333         do {
334                 info.error = 0;
335                 info.mpte = NULL;
336                 info.limit = object->generation;
337
338                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
339                                         pmap_release_callback, &info);
340                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
341                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
342                                 info.error = 1;
343                 }
344         } while (info.error);
345         vm_object_drop(object);
346
347         /*
348          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
349          */
350         pmap->pm_pdirpte = 0;
351         pmap->pm_cpucachemask = 0;
352 }
353
354 /*
355  * Callback to release a page table page backing a directory
356  * entry.
357  */
358 static int
359 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
360 {
361         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
362
363         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
364                 info->mpte = p;
365                 return(0);
366         }
367         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
368                 info->error = 1;
369                 return(-1);
370         }
371         if (info->object->generation != info->limit) {
372                 info->error = 1;
373                 return(-1);
374         }
375         return(0);
376 }
377
378 /*
379  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
380  * the map contains no valid mappings.
381  *
382  * No requirements.
383  */
384 void
385 pmap_destroy(pmap_t pmap)
386 {
387         if (pmap == NULL)
388                 return;
389
390         lwkt_gettoken(&vm_token);
391         if (--pmap->pm_count == 0) {
392                 pmap_release(pmap);
393                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
394         }
395         lwkt_reltoken(&vm_token);
396 }
397
398 /*
399  * Add a reference to the specified pmap.
400  *
401  * No requirements.
402  */
403 void
404 pmap_reference(pmap_t pmap)
405 {
406         if (pmap) {
407                 lwkt_gettoken(&vm_token);
408                 ++pmap->pm_count;
409                 lwkt_reltoken(&vm_token);
410         }
411 }
412
413 /************************************************************************
414  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
415  ************************************************************************
416  *
417  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
418  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
419  * calls to the real kernel.
420  */
421 void
422 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
423 {
424         int r;
425         void *rp;
426
427 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
428
429         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
430                 panic("vmspace_create() failed");
431
432         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
433                           PROT_READ|PROT_WRITE,
434                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
435                           MemImageFd, 0);
436         if (rp == MAP_FAILED)
437                 panic("vmspace_mmap: failed1");
438         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
439                          MADV_NOSYNC, 0);
440         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
441                           PROT_READ|PROT_WRITE,
442                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
443                           MemImageFd, 0x40000000);
444         if (rp == MAP_FAILED)
445                 panic("vmspace_mmap: failed2");
446         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
447                          MADV_NOSYNC, 0);
448         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
449                           PROT_READ|PROT_WRITE,
450                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
451                           MemImageFd, 0x80000000);
452         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
453                          MADV_NOSYNC, 0);
454         if (rp == MAP_FAILED)
455                 panic("vmspace_mmap: failed3");
456
457         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
458                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
459         if (r < 0)
460                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
461         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
462                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
463         if (r < 0)
464                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
465         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
466                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
467         if (r < 0)
468                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
469 }
470
471 void
472 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
473 {
474         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
475                 panic("vmspace_destroy() failed");
476 }
477
478 /************************************************************************
479  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
480  ************************************************************************/
481
482 /*
483  * This maps the requested page table and gives us access to it.
484  *
485  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
486  * thread or from a normal thread.
487  */
488 static vpte_t *
489 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
490 {
491         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
492
493         if (pmap == &kernel_pmap) {
494                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
495                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
496         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
497                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
498                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
499                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
500                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
501                                            gd->mi.gd_cpumask);
502                 }
503                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
504         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
505                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
506                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
507                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
508                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
509                                            gd->mi.gd_cpumask);
510                 }
511                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
512         }
513
514         /*
515          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
516          * load a new page table directory into the page table cache
517          */
518         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
519             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
520                 /*
521                  * Choose one or the other and map the page table
522                  * in the KVA space reserved for it.
523                  */
524                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
525                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
526                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
527                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
528                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
529                                            gd->mi.gd_cpumask);
530                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
531                 } else {
532                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
533                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
534                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
535                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
536                                            gd->mi.gd_cpumask);
537                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
538                 }
539         }
540
541         /*
542          * If we are running from a preempting interrupt use a private
543          * map.  The caller must be in a critical section.
544          */
545         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
546         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
547                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
548                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
549                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
550                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
551                                            gd->mi.gd_cpumask);
552                 }
553         } else {
554                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
555                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
556                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
557                 atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
558                                    gd->mi.gd_cpumask);
559         }
560         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
561 }
562
563 static vpte_t *
564 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
565 {
566         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
567
568         if (pmap == &kernel_pmap) {
569                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
570                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
571         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
572                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
573                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
574                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
575                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
576                                            gd->mi.gd_cpumask);
577                 }
578                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
579         }
580         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
581                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
582         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
583         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
584         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
585         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
586 }
587
588 static vpte_t *
589 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
590 {
591         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
592
593         if (pmap == &kernel_pmap) {
594                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
595                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
596         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
597                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
598                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
599                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
600                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
601                                            gd->mi.gd_cpumask);
602                 }
603                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
604         }
605         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
606                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
607         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
608         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
609         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
610         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
611 }
612
613 /*
614  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
615  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
616  * for the VA.
617  */
618 static __inline vpte_t *
619 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
620 {
621         vpte_t *ptep;
622
623         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
624         if (*ptep & VPTE_PS)
625                 return(ptep);
626         if (*ptep)
627                 return (get_ptbase(pmap, va));
628         return(NULL);
629 }
630
631
632 /*
633  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
634  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
635  *
636  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
637  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
638  */
639 void
640 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
641 {
642         vpte_t *ptep;
643         vpte_t npte;
644
645         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
646         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
647         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
648         if (*ptep & VPTE_V)
649                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
650         *ptep = npte;
651 }
652
653 /*
654  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
655  * some other cpu so it can be used on all cpus.
656  *
657  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
658  */
659 void
660 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
661 {
662         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
663 }
664
665 /*
666  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
667  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
668  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
669  *
670  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
671  */
672 void
673 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
674 {
675         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
676 }
677
678 #if 0
679 /*
680  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
681  * virtual kernels).
682  */
683 void
684 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
685 {
686         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
687         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
688 }
689
690 /*
691  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
692  */
693 void
694 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
695 {
696         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
697         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
698 }
699
700 #endif
701
702 /*
703  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
704  */
705 vm_offset_t
706 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
707 {
708         vm_offset_t     sva, virt;
709
710         sva = virt = *virtp;
711         while (start < end) {
712                 pmap_kenter(virt, start);
713                 virt += PAGE_SIZE;
714                 start += PAGE_SIZE;
715         }
716         *virtp = virt;
717         return (sva);
718 }
719
720 vpte_t *
721 pmap_kpte(vm_offset_t va)
722 {
723         vpte_t *ptep;
724
725         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
726         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
727         return(ptep);
728 }
729
730 /*
731  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
732  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
733  * by other cpus.
734  *
735  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
736  * pmap_kenter_sync*() is called.
737  */
738 void
739 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
740 {
741         vpte_t *ptep;
742         vpte_t npte;
743
744         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
745
746         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
747         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
748         if (*ptep & VPTE_V)
749                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
750         *ptep = npte;
751 }
752
753 /*
754  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
755  * to be used for panic dumps.
756  *
757  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
758  */
759 void *
760 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
761 {
762         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
763         return ((void *)crashdumpmap);
764 }
765
766 /*
767  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
768  */
769 void
770 pmap_kremove(vm_offset_t va)
771 {
772         vpte_t *ptep;
773
774         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
775
776         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
777         if (*ptep & VPTE_V)
778                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
779         *ptep = 0;
780 }
781
782 /*
783  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
784  * only with this cpu.
785  *
786  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
787  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
788  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
789  */
790 void
791 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
792 {
793         vpte_t *ptep;
794
795         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
796
797         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
798         if (*ptep & VPTE_V)
799                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
800         *ptep = 0;
801 }
802
803 /*
804  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
805  * with the specified virtual address.
806  */
807 vm_paddr_t
808 pmap_kextract(vm_offset_t va)
809 {
810         vpte_t *ptep;
811         vm_paddr_t pa;
812
813         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
814
815         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
816         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
817         return(pa);
818 }
819
820 /*
821  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
822  */
823 void
824 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
825 {
826         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
827         while (count) {
828                 vpte_t *ptep;
829
830                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
831                 if (*ptep & VPTE_V)
832                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
833                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
834                 --count;
835                 ++m;
836                 va += PAGE_SIZE;
837         }
838 }
839
840 /*
841  * Undo the effects of pmap_qenter*().
842  */
843 void
844 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
845 {
846         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
847         while (count) {
848                 vpte_t *ptep;
849
850                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
851                 if (*ptep & VPTE_V)
852                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
853                 *ptep = 0;
854                 --count;
855                 va += PAGE_SIZE;
856         }
857 }
858
859 /************************************************************************
860  *        Misc support glue called by machine independant code          *
861  ************************************************************************
862  *
863  * These routines are called by machine independant code to operate on
864  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
865  */
866
867 /*
868  * Initialize MD portions of the thread structure.
869  */
870 void
871 pmap_init_thread(thread_t td)
872 {
873         /* enforce pcb placement */
874         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
875         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
876         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
877 }
878
879 /*
880  * This routine directly affects the fork perf for a process.
881  */
882 void
883 pmap_init_proc(struct proc *p)
884 {
885 }
886
887 /*
888  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
889  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
890  *
891  * No requirements.
892  */
893 void
894 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
895 {
896         vm_offset_t addr;
897
898         addr = (kend + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
899
900         lwkt_gettoken(&vm_token);
901         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
902                 panic("KVM exhausted");
903         kernel_vm_end = addr;
904         lwkt_reltoken(&vm_token);
905 }
906
907 /*
908  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
909  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
910  * be managed anyhow.
911  *
912  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
913  * this function only applies to the kernel pmap.
914  */
915 static int
916 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
917 {
918         if (pmap != &kernel_pmap)
919                 return 1;
920         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
921                 return 1;
922         else
923                 return 0;
924 }
925
926 /************************************************************************
927  *          Procedures supporting managed page table pages              *
928  ************************************************************************
929  *
930  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
931  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
932  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
933  *
934  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
935  * at will and reinstantiate them on demand.
936  */
937
938 /*
939  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
940  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
941  *
942  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
943  * the call should be made with a critical section held so the page's object
944  * association remains valid on return.
945  */
946 static vm_page_t
947 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
948 {
949         vm_page_t m;
950                          
951         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
952         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
953
954         return(m);
955 }
956
957 /*
958  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
959  * drops to zero, then it decrements the wire count.
960  *
961  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
962  * on the page.
963  */
964 static int 
965 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
966 {
967         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
968         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
969                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
970
971         if (m->hold_count == 1) {
972                 /*
973                  * Unmap the page table page.  
974                  */
975                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
976                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
977                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
978                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
979                 --pmap->pm_stats.resident_count;
980
981                 if (pmap->pm_ptphint == m)
982                         pmap->pm_ptphint = NULL;
983
984                 /*
985                  * This was our last hold, the page had better be unwired
986                  * after we decrement wire_count.
987                  *
988                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
989                  * multiple wire counts.
990                  */
991                 vm_page_unhold(m);
992                 --m->wire_count;
993                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
994                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
995                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
996                 vm_page_flash(m);
997                 vm_page_free_zero(m);
998                 return 1;
999         }
1000         KKASSERT(m->hold_count > 1);
1001         vm_page_unhold(m);
1002         vm_page_wakeup(m);
1003
1004         return 0;
1005 }
1006
1007 static __inline int
1008 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1009 {
1010         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1011         if (m->hold_count > 1) {
1012                 vm_page_unhold(m);
1013                 return 0;
1014         } else {
1015                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1016         }
1017 }
1018
1019 /*
1020  * After removing a page table entry, this routine is used to
1021  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1022  */
1023 static int
1024 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1025 {
1026         unsigned ptepindex;
1027
1028         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1029
1030         if (mpte == NULL) {
1031                 /*
1032                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1033                  */
1034                 if (pmap == &kernel_pmap)
1035                         return(0);
1036                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1037                 if (pmap->pm_ptphint &&
1038                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1039                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1040                 } else {
1041                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1042                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1043                         vm_page_wakeup(mpte);
1044                 }
1045         }
1046         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1047 }
1048
1049 /*
1050  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1051  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1052  * to sleep).
1053  */
1054 static int
1055 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1056 {
1057         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1058
1059         /*
1060          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1061          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1062          * might as well be placed directly into the zero queue.
1063          */
1064         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1065                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1066                 return 0;
1067         }
1068         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1069         --pmap->pm_stats.resident_count;
1070
1071         if (p->hold_count)  {
1072                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1073         }
1074         /*
1075          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1076          * they can go into the zero queue also.
1077          *
1078          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1079          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1080          * it should already be completely zero'd.
1081          *
1082          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1083          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1084          * only applies to page table pages and not to the page directory
1085          * page.
1086          */
1087         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1088                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1089                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1090         } else {
1091                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1092                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1093                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1094         }
1095
1096         /*
1097          * Clear the matching hint
1098          */
1099         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1100                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1101
1102         /*
1103          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1104          * optimize the free call.
1105          */
1106         p->wire_count--;
1107         atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1108         vm_page_free_zero(p);
1109         return 1;
1110 }
1111
1112 /*
1113  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1114  * table directory.
1115  *
1116  * The routine is broken up into two parts for readability.
1117  *
1118  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1119  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1120  */
1121 static vm_page_t
1122 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1123 {
1124         vm_paddr_t ptepa;
1125         vm_page_t m;
1126
1127         /*
1128          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1129          * returned.  This call may block.
1130          */
1131         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1132                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1133         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1134
1135         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1136                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1137
1138         /*
1139          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1140          * the caller.
1141          */
1142         m->hold_count++;
1143
1144         /*
1145          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1146          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1147          * return the held page.
1148          */
1149         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1150                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1151                 vm_page_wakeup(m);
1152                 return(m);
1153         }
1154         vm_page_wire(m);
1155
1156         /*
1157          * Map the pagetable page into the process address space, if
1158          * it isn't already there.
1159          */
1160         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1161
1162         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1163         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1164                                    VPTE_A | VPTE_M;
1165
1166         /*
1167          * We are likely about to access this page table page, so set the
1168          * page table hint to reduce overhead.
1169          */
1170         pmap->pm_ptphint = m;
1171
1172         vm_page_wakeup(m);
1173
1174         return (m);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1179  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1180  *
1181  * Only used with user pmaps.
1182  */
1183 static vm_page_t
1184 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1185 {
1186         unsigned ptepindex;
1187         vm_offset_t ptepa;
1188         vm_page_t m;
1189
1190         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1191
1192         /*
1193          * Calculate pagetable page index
1194          */
1195         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1196
1197         /*
1198          * Get the page directory entry
1199          */
1200         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1201
1202         /*
1203          * This supports switching from a 4MB page to a
1204          * normal 4K page.
1205          */
1206         if (ptepa & VPTE_PS) {
1207                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1208                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1209                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1210                 ptepa = 0;
1211         }
1212
1213         /*
1214          * If the page table page is mapped, we just increment the
1215          * hold count, and activate it.
1216          */
1217         if (ptepa) {
1218                 /*
1219                  * In order to get the page table page, try the
1220                  * hint first.
1221                  */
1222                 if (pmap->pm_ptphint &&
1223                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1224                         m = pmap->pm_ptphint;
1225                 } else {
1226                         m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1227                         pmap->pm_ptphint = m;
1228                         vm_page_wakeup(m);
1229                 }
1230                 m->hold_count++;
1231                 return m;
1232         }
1233         /*
1234          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1235          */
1236         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1237 }
1238
1239 /************************************************************************
1240  *                      Managed pages in pmaps                          *
1241  ************************************************************************
1242  *
1243  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1244  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1245  * functions work on these pages.
1246  */
1247
1248 /*
1249  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1250  * called from an interrupt.
1251  */
1252 static __inline void
1253 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1254 {
1255         pv_entry_count--;
1256         zfree(&pvzone, pv);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1261  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1262  */
1263 static pv_entry_t
1264 get_pv_entry(void)
1265 {
1266         pv_entry_count++;
1267         if (pv_entry_high_water &&
1268             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1269             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1270                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1271                 wakeup (&vm_pages_needed);
1272         }
1273         return zalloc(&pvzone);
1274 }
1275
1276 /*
1277  * This routine is very drastic, but can save the system
1278  * in a pinch.
1279  *
1280  * No requirements.
1281  */
1282 void
1283 pmap_collect(void)
1284 {
1285         int i;
1286         vm_page_t m;
1287         static int warningdone=0;
1288
1289         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1290                 return;
1291         lwkt_gettoken(&vm_token);
1292         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1293
1294         if (warningdone < 5) {
1295                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1296                 warningdone++;
1297         }
1298
1299         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1300                 m = &vm_page_array[i];
1301                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1302                         continue;
1303                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1304                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1305                                 pmap_remove_all(m);
1306                         }
1307                         vm_page_wakeup(m);
1308                 }
1309         }
1310         lwkt_reltoken(&vm_token);
1311 }
1312         
1313 /*
1314  * If it is the first entry on the list, it is actually
1315  * in the header and we must copy the following entry up
1316  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1317  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1318  *
1319  * caller must hold vm_token
1320  */
1321 static int
1322 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1323 {
1324         pv_entry_t pv;
1325         int rtval;
1326
1327         crit_enter();
1328         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1329                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1330                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1331                                 break;
1332                 }
1333         } else {
1334                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1335                         if (va == pv->pv_va) 
1336                                 break;
1337                 }
1338         }
1339
1340         /*
1341          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1342          * managed, even if the page being removed IS managed.
1343          */
1344         rtval = 0;
1345
1346         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1347         m->md.pv_list_count--;
1348         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1349         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1350         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1351                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1352         ++pmap->pm_generation;
1353         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1354         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1355         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1356         free_pv_entry(pv);
1357
1358         crit_exit();
1359         return rtval;
1360 }
1361
1362 /*
1363  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1364  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1365  */
1366 static void
1367 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1368 {
1369         pv_entry_t pv;
1370
1371         crit_enter();
1372         pv = get_pv_entry();
1373         pv->pv_va = va;
1374         pv->pv_pmap = pmap;
1375         pv->pv_ptem = mpte;
1376
1377         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1378         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1379         ++pmap->pm_generation;
1380         m->md.pv_list_count++;
1381         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1382
1383         crit_exit();
1384 }
1385
1386 /*
1387  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1388  */
1389 static int
1390 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1391 {
1392         vpte_t oldpte;
1393         vm_page_t m;
1394
1395         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1396         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1397                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1398         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1399
1400 #if 0
1401         /*
1402          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1403          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1404          * the SMP case.
1405          */
1406         if (oldpte & VPTE_G)
1407                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1408 #endif
1409         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1410         --pmap->pm_stats.resident_count;
1411         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1412                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1413                 if (oldpte & VPTE_M) {
1414 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1415                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1416                                 kprintf(
1417         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1418                                     va, oldpte);
1419                         }
1420 #endif
1421                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1422                                 vm_page_dirty(m);
1423                 }
1424                 if (oldpte & VPTE_A)
1425                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1426                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1427         } else {
1428                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1429         }
1430
1431         return 0;
1432 }
1433
1434 /*
1435  * pmap_remove_page:
1436  *
1437  *      Remove a single page from a process address space.
1438  *
1439  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1440  *      not kernel_pmap.
1441  */
1442 static void
1443 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1444 {
1445         vpte_t *ptq;
1446
1447         /*
1448          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1449          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1450          */
1451         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1452                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1453                 if (*ptq) {
1454                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1455                 }
1456         }
1457 }
1458
1459 /*
1460  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1461  *
1462  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the
1463  * page size.
1464  *
1465  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1466  * not kernel_pmap.
1467  *
1468  * No requirements.
1469  */
1470 void
1471 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1472 {
1473         vpte_t *ptbase;
1474         vm_offset_t pdnxt;
1475         vm_offset_t ptpaddr;
1476         vm_pindex_t sindex, eindex;
1477
1478         if (pmap == NULL)
1479                 return;
1480
1481         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1482         lwkt_gettoken(&vm_token);
1483         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1484         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1485                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1486                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1487                 return;
1488         }
1489
1490         /*
1491          * special handling of removing one page.  a very
1492          * common operation and easy to short circuit some
1493          * code.
1494          */
1495         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1496                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1497                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1498                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1499                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1500                 return;
1501         }
1502
1503         /*
1504          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1505          * worked with.
1506          *
1507          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1508          * to address 0
1509          */
1510         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1511         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1512
1513         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1514                 vpte_t pdirindex;
1515
1516                 /*
1517                  * Calculate index for next page table.
1518                  */
1519                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1520                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1521                         break;
1522
1523                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1524                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1525                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1526                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1527                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1528                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1529                         continue;
1530                 }
1531
1532                 /*
1533                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1534                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1535                  */
1536                 if (ptpaddr == 0)
1537                         continue;
1538
1539                 /*
1540                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1541                  * by the current page table page, or to the end of the
1542                  * range being removed.
1543                  */
1544                 if (pdnxt > eindex)
1545                         pdnxt = eindex;
1546
1547                 /*
1548                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1549                  */
1550                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1551                         vm_offset_t va;
1552
1553                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1554                         if (*ptbase == 0)
1555                                 continue;
1556                         va = i386_ptob(sindex);
1557                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1558                                 break;
1559                 }
1560         }
1561         lwkt_reltoken(&vm_token);
1562         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
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         lwkt_gettoken(&vm_token);
1590         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1591                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1592                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1593
1594                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1595                 KKASSERT(pte != NULL);
1596
1597                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1598                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1599                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1600                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1601
1602                 if (tpte & VPTE_A)
1603                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1604
1605                 /*
1606                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1607                  */
1608                 if (tpte & VPTE_M) {
1609 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1610                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1611                                 kprintf(
1612         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1613                                     pv->pv_va, tpte);
1614                         }
1615 #endif
1616                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1617                                 vm_page_dirty(m);
1618                 }
1619                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1620                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1621                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1622                 m->md.pv_list_count--;
1623                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1624                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1625                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1626                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1627                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1628                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1629                 free_pv_entry(pv);
1630         }
1631         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1632         lwkt_reltoken(&vm_token);
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         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1769         lwkt_gettoken(&vm_token);
1770
1771         /*
1772          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1773          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1774          */
1775         if (pmap == &kernel_pmap)
1776                 mpte = NULL;
1777         else
1778                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1779
1780         pte = pmap_pte(pmap, va);
1781
1782         /*
1783          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1784          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1785          */
1786         if (pte == NULL) {
1787                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1788                       pmap, (void *)va);
1789         }
1790
1791         /*
1792          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1793          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1794          * if an attempt is made to write to the page.
1795          */
1796         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1797         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1798         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1799
1800         if (origpte & VPTE_PS)
1801                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1802
1803         /*
1804          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1805          */
1806         if (origpte && (opa == pa)) {
1807                 /*
1808                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1809                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1810                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1811                  * the PT page will be also.
1812                  */
1813                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1814                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1815                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1816                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1817                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1818
1819                 /*
1820                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1821                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1822                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1823                  * bits below.
1824                  */
1825                 if (mpte)
1826                         mpte->hold_count--;
1827
1828                 /*
1829                  * We might be turning off write access to the page,
1830                  * so we go ahead and sense modify status.
1831                  */
1832                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1833                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1834                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1835                                 vm_page_t om;
1836                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1837                                 vm_page_dirty(om);
1838                         }
1839                         pa |= VPTE_MANAGED;
1840                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1841                 }
1842                 goto validate;
1843         } 
1844         /*
1845          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1846          * handle validating new mapping.
1847          */
1848         while (opa) {
1849                 int err;
1850                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1851                 if (err)
1852                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
1853                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1854                 origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1855                 opa = origpte & VPTE_FRAME;
1856                 if (opa) {
1857                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
1858                                 pmap, (void *)va);
1859                 }
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1864          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1865          * called at interrupt time.
1866          */
1867         if (pmap_initialized && 
1868             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1869                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1870                 pa |= VPTE_MANAGED;
1871                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1872         }
1873
1874         /*
1875          * Increment counters
1876          */
1877         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1878         if (wired)
1879                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1880
1881 validate:
1882         /*
1883          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1884          */
1885         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1886
1887         if (wired)
1888                 newpte |= VPTE_WIRED;
1889         if (pmap != &kernel_pmap)
1890                 newpte |= VPTE_U;
1891
1892         /*
1893          * If the mapping or permission bits are different from the
1894          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1895          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1896          * to do now is update the bits.
1897          *
1898          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1899          * fault?
1900          */
1901         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1902                 *pte = newpte | VPTE_A;
1903                 if (newpte & VPTE_W)
1904                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1905         }
1906         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1907         lwkt_reltoken(&vm_token);
1908         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1909 }
1910
1911 /*
1912  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1913  *
1914  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1915  */
1916 void
1917 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1918 {
1919         vpte_t *pte;
1920         vm_paddr_t pa;
1921         vm_page_t mpte;
1922         unsigned ptepindex;
1923         vm_offset_t ptepa;
1924
1925         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1926
1927         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1928
1929         /*
1930          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1931          *
1932          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1933          * section following.
1934          */
1935         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1936
1937         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1938         lwkt_gettoken(&vm_token);
1939
1940         do {
1941                 /*
1942                  * Get the page directory entry
1943                  */
1944                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1945
1946                 /*
1947                  * If the page table page is mapped, we just increment
1948                  * the hold count, and activate it.
1949                  */
1950                 if (ptepa) {
1951                         if (ptepa & VPTE_PS)
1952                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1953                         if (pmap->pm_ptphint &&
1954                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1955                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1956                         } else {
1957                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1958                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1959                                 vm_page_wakeup(mpte);
1960                         }
1961                         if (mpte)
1962                                 mpte->hold_count++;
1963                 } else {
1964                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1965                 }
1966         } while (mpte == NULL);
1967
1968         /*
1969          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1970          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1971          * just return.
1972          */
1973         pte = pmap_pte(pmap, va);
1974         if (*pte) {
1975                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1976                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1977                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1978                 return;
1979         }
1980
1981         /*
1982          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1983          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1984          * called at interrupt time.
1985          */
1986         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1987                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1988                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1989         }
1990
1991         /*
1992          * Increment counters
1993          */
1994         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1995
1996         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1997
1998         /*
1999          * Now validate mapping with RO protection
2000          */
2001         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2002                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2003         else
2004                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2005         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2006         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2007         lwkt_reltoken(&vm_token);
2008         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2009 }
2010
2011 /*
2012  * Extract the physical address for the translation at the specified
2013  * virtual address in the pmap.
2014  *
2015  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
2016  * No requirements.
2017  */
2018 vm_paddr_t
2019 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2020 {
2021         vm_paddr_t rtval;
2022         vpte_t pte;
2023
2024         lwkt_gettoken(&vm_token);
2025         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
2026                 if (pte & VPTE_PS) {
2027                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
2028                         rtval |= va & SEG_MASK;
2029                 } else {
2030                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
2031                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
2032                 }
2033         } else {
2034                 rtval = 0;
2035         }
2036         lwkt_reltoken(&vm_token);
2037         return(rtval);
2038 }
2039
2040 #define MAX_INIT_PT (96)
2041
2042 /*
2043  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2044  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2045  * immediately after an mmap.
2046  *
2047  * No requirements.
2048  */
2049 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2050
2051 void
2052 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2053                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2054                     vm_size_t size, int limit)
2055 {
2056         struct rb_vm_page_scan_info info;
2057         struct lwp *lp;
2058         int psize;
2059
2060         /*
2061          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2062          * or object.
2063          */
2064         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2065                 return;
2066
2067         /*
2068          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2069          */
2070         lp = curthread->td_lwp;
2071         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2072                 return;
2073
2074         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2075
2076         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2077                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2078                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2079                 return;
2080         }
2081
2082         if (psize + pindex > object->size) {
2083                 if (object->size < pindex)
2084                         return;           
2085                 psize = object->size - pindex;
2086         }
2087
2088         if (psize == 0)
2089                 return;
2090
2091         /*
2092          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2093          * any valid pages found into the pmap.
2094          *
2095          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2096          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2097          */
2098         info.start_pindex = pindex;
2099         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2100         info.limit = limit;
2101         info.mpte = NULL;
2102         info.addr = addr;
2103         info.pmap = pmap;
2104
2105         vm_object_hold(object);
2106         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2107                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2108         vm_object_drop(object);
2109 }
2110
2111 /*
2112  * The caller must hold vm_token.
2113  */
2114 static
2115 int
2116 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2117 {
2118         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2119         vm_pindex_t rel_index;
2120
2121         /*
2122          * don't allow an madvise to blow away our really
2123          * free pages allocating pv entries.
2124          */
2125         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2126                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2127                     return(-1);
2128         }
2129         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2130                 return 0;
2131         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2132             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2133                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2134                         vm_page_deactivate(p);
2135                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2136                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2137                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2138         }
2139         vm_page_wakeup(p);
2140         return(0);
2141 }
2142
2143 /*
2144  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2145  * pre-fault the specified address.
2146  *
2147  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2148  * pte is already loaded into the slot.
2149  *
2150  * No requirements.
2151  */
2152 int
2153 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2154 {
2155         vpte_t *pte;
2156         int ret;
2157
2158         lwkt_gettoken(&vm_token);
2159         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2160                 ret = 0;
2161         } else {
2162                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2163                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2164         }
2165         lwkt_reltoken(&vm_token);
2166         return (ret);
2167 }
2168
2169 /*
2170  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2171  * The mapping must already exist in the pmap.
2172  *
2173  * No other requirements.
2174  */
2175 void
2176 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2177 {
2178         vpte_t *pte;
2179
2180         if (pmap == NULL)
2181                 return;
2182
2183         lwkt_gettoken(&vm_token);
2184         pte = get_ptbase(pmap, va);
2185
2186         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2187                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2188         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2189                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2190         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2191
2192         /*
2193          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2194          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2195          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2196          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2197          * wiring changes.
2198          */
2199         if (wired)
2200                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2201         else
2202                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2203         lwkt_reltoken(&vm_token);
2204 }
2205
2206 /*
2207  *      Copy the range specified by src_addr/len
2208  *      from the source map to the range dst_addr/len
2209  *      in the destination map.
2210  *
2211  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2212  */
2213 void
2214 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2215         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2216 {
2217         vm_offset_t addr;
2218         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2219         vm_offset_t pdnxt;
2220         vpte_t *src_frame;
2221         vpte_t *dst_frame;
2222         vm_page_t m;
2223
2224         /*
2225          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2226          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2227          * be the case.
2228          *
2229          * FIXME!
2230          */
2231         return;
2232
2233         if (dst_addr != src_addr)
2234                 return;
2235         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2236                 return;
2237         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2238                 return;
2239
2240         lwkt_gettoken(&vm_token);
2241
2242         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2243         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2244
2245         /*
2246          * critical section protection is required to maintain the page/object
2247          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2248          * their objects.
2249          */
2250         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2251                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2252                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2253                 vm_offset_t srcptepaddr;
2254                 unsigned ptepindex;
2255
2256                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2257                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2258
2259                 /*
2260                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2261                  * way below the low water mark of free pages or way
2262                  * above high water mark of used pv entries.
2263                  */
2264                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2265                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2266                         break;
2267                 
2268                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2269                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2270
2271                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2272                 if (srcptepaddr == 0)
2273                         continue;
2274                         
2275                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2276                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2277                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)srcptepaddr;
2278                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2279                         }
2280                         continue;
2281                 }
2282
2283                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2284                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2285                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2286                         continue;
2287                 }
2288
2289                 if (pdnxt > end_addr)
2290                         pdnxt = end_addr;
2291
2292                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2293                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2294                 while (addr < pdnxt) {
2295                         vpte_t ptetemp;
2296
2297                         ptetemp = *src_pte;
2298                         /*
2299                          * we only virtual copy managed pages
2300                          */
2301                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2302                                 /*
2303                                  * We have to check after allocpte for the
2304                                  * pte still being around...  allocpte can
2305                                  * block.
2306                                  *
2307                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2308                                  * we have to reload the tables.
2309                                  */
2310                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2311                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2312                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2313
2314                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2315                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2316                                         /*
2317                                          * Clear the modified and accessed
2318                                          * (referenced) bits during the copy.
2319                                          *
2320                                          * We do not have to clear the write
2321                                          * bit to force a fault-on-modify
2322                                          * because the real kernel's target
2323                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2324                                          */
2325                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2326                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2327                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2328                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2329                                                 dstmpte, m);
2330                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2331                                 } else {
2332                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2333                                 }
2334                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2335                                         break;
2336                         }
2337                         addr += PAGE_SIZE;
2338                         src_pte++;
2339                         dst_pte++;
2340                 }
2341         }
2342         lwkt_reltoken(&vm_token);
2343 }       
2344
2345 /*
2346  * pmap_zero_page:
2347  *
2348  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2349  *      contents.
2350  *
2351  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2352  *      required.
2353  */
2354 void
2355 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2356 {
2357         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2358
2359         crit_enter();
2360         if (*gd->gd_CMAP3)
2361                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2362         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2363         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2364
2365         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2366         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2367         crit_exit();
2368 }
2369
2370 /*
2371  * pmap_page_assertzero:
2372  *
2373  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2374  */
2375 void
2376 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2377 {
2378         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2379         int i;
2380
2381         crit_enter();
2382         if (*gd->gd_CMAP3)
2383                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2384         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2385                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2386         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2387         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2388             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2389                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2390                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2391             }
2392         }
2393         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2394         crit_exit();
2395 }
2396
2397 /*
2398  * pmap_zero_page:
2399  *
2400  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2401  *      its contents with bzero.
2402  *
2403  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2404  */
2405 void
2406 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2407 {
2408         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2409
2410         crit_enter();
2411         if (*gd->gd_CMAP3)
2412                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2413         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2414                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2415         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2416
2417         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2418         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2419         crit_exit();
2420 }
2421
2422 /*
2423  * pmap_copy_page:
2424  *
2425  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2426  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2427  *      is required.
2428  */
2429 void
2430 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2431 {
2432         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2433
2434         crit_enter();
2435         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2436                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2437         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2438                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2439
2440         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2441         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2442
2443         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2444         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2445
2446         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2447
2448         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2449         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2450         crit_exit();
2451 }
2452
2453 /*
2454  * pmap_copy_page_frag:
2455  *
2456  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2457  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2458  *      is required.
2459  */
2460 void
2461 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2462 {
2463         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2464
2465         crit_enter();
2466         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2467                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2468         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2469                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2470
2471         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2472         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2473
2474         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2475         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2476
2477         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2478               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2479               bytes);
2480
2481         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2482         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2483         crit_exit();
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2488  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2489  * be changed upwards or downwards in the future; it
2490  * is only necessary that true be returned for a small
2491  * subset of pmaps for proper page aging.
2492  *
2493  * No requirements.
2494  */
2495 boolean_t
2496 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2497 {
2498         pv_entry_t pv;
2499         int loops = 0;
2500
2501         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2502                 return FALSE;
2503
2504         crit_enter();
2505         lwkt_gettoken(&vm_token);
2506
2507         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2508                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2509                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2510                         crit_exit();
2511                         return TRUE;
2512                 }
2513                 loops++;
2514                 if (loops >= 16)
2515                         break;
2516         }
2517         lwkt_reltoken(&vm_token);
2518         crit_exit();
2519         return (FALSE);
2520 }
2521
2522 /*
2523  * Remove all pages from specified address space
2524  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2525  * is special cased for current process only, but
2526  * can have the more generic (and slightly slower)
2527  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2528  * in the case of running down an entire address space.
2529  *
2530  * No requirements.
2531  */
2532 void
2533 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2534 {
2535         vpte_t *pte, tpte;
2536         pv_entry_t pv, npv;
2537         vm_page_t m;
2538         int32_t save_generation;
2539
2540         if (pmap->pm_pteobj)
2541                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2542         lwkt_gettoken(&vm_token);
2543         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2544                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2545                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2546                         continue;
2547                 }
2548
2549                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2550
2551                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2552
2553                 /*
2554                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2555                  * at this time
2556                  */
2557                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2558                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2559                         continue;
2560                 }
2561                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2562
2563                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2564
2565                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2566                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2567
2568                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2569                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2570
2571                 /*
2572                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2573                  */
2574                 if (tpte & VPTE_M) {
2575                         vm_page_dirty(m);
2576                 }
2577
2578                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2579                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2580                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2581
2582                 m->md.pv_list_count--;
2583                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2584                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2585                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2586                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2587
2588                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2589                 free_pv_entry(pv);
2590
2591                 /*
2592                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2593                  * calls and other removals were made.
2594                  */
2595                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2596                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2597                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2598                 }
2599         }
2600         lwkt_reltoken(&vm_token);
2601         if (pmap->pm_pteobj)
2602                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2603 }
2604
2605 /*
2606  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2607  *
2608  * The caller must hold vm_token
2609  */
2610 static boolean_t
2611 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2612 {
2613         pv_entry_t pv;
2614         vpte_t *pte;
2615
2616         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2617                 return FALSE;
2618
2619         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2620                 return FALSE;
2621
2622         crit_enter();
2623
2624         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2625                 /*
2626                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2627                  * mark clean_map and ptes as never
2628                  * modified.
2629                  */
2630                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2631                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2632                                 continue;
2633                 }
2634
2635 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2636                 if (!pv->pv_pmap) {
2637                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2638                         continue;
2639                 }
2640 #endif
2641                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2642                 if (*pte & bit) {
2643                         crit_exit();
2644                         return TRUE;
2645                 }
2646         }
2647         crit_exit();
2648         return (FALSE);
2649 }
2650
2651 /*
2652  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2653  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2654  *
2655  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2656  *
2657  * The caller must hold vm_token
2658  */
2659 static __inline void
2660 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2661 {
2662         pv_entry_t pv;
2663         vpte_t *pte;
2664         vpte_t pbits;
2665
2666         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2667                 return;
2668
2669         crit_enter();
2670
2671         /*
2672          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2673          * setting RO do we need to clear the VAC?
2674          */
2675         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2676                 /*
2677                  * don't write protect pager mappings
2678                  */
2679                 if (bit == VPTE_W) {
2680                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2681                                 continue;
2682                 }
2683
2684 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2685                 if (!pv->pv_pmap) {
2686                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2687                         continue;
2688                 }
2689 #endif
2690
2691                 /*
2692                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2693                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2694                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2695                  *
2696                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2697                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2698                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2699                  * will never set our Modify bit again. 
2700                  */
2701                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2702                 if (*pte & bit) {
2703                         if (bit == VPTE_W) {
2704                                 /*
2705                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2706                                  * VPTE_W
2707                                  */
2708                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2709                                                        pv->pv_va);
2710                                 if (pbits & VPTE_M)
2711                                         vm_page_dirty(m);
2712                         } else if (bit == VPTE_M) {
2713                                 /*
2714                                  * We do not have to make the page read-only
2715                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2716                                  * kernel will make the real PTE read-only
2717                                  * or otherwise detect the write and set
2718                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2719                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2720                                  * above).  This allows the real kernel to
2721                                  * handle the write fault without forwarding
2722                                  * the fault to us.
2723                                  */
2724                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2725                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2726                                 /*
2727                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2728                                  * the caller doesn't want us to update
2729                                  * the dirty status of the VM page.
2730                                  */
2731                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2732                         } else {
2733                                 /*
2734                                  * We've been asked to clear bits that do
2735                                  * not interact with hardware.
2736                                  */
2737                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2738                         }
2739                 }
2740         }
2741         crit_exit();
2742 }
2743
2744 /*
2745  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2746  *
2747  * No requirements.
2748  */
2749 void
2750 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2751 {
2752         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2753                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2754                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2755                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2756                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2757                 } else {
2758                         pmap_remove_all(m);
2759                 }
2760                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2761         }
2762 }
2763
2764 vm_paddr_t
2765 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2766 {
2767         return (i386_ptob(ppn));
2768 }
2769
2770 /*
2771  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2772  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2773  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2774  * reference bits set.
2775  *
2776  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2777  * should be tested and standardized at some point in the future for
2778  * optimal aging of shared pages.
2779  *
2780  * No requirements.
2781  */
2782 int
2783 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2784 {
2785         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2786         vpte_t *pte;
2787         int rtval = 0;
2788
2789         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2790                 return (rtval);
2791
2792         crit_enter();
2793         lwkt_gettoken(&vm_token);
2794
2795         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2796
2797                 pvf = pv;
2798
2799                 do {
2800                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2801
2802                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2803
2804                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2805
2806                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2807                                 continue;
2808
2809                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2810
2811                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2812 #ifdef SMP
2813                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2814 #else
2815                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
2816 #endif
2817                                 rtval++;
2818                                 if (rtval > 4) {
2819                                         break;
2820                                 }
2821                         }
2822                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2823         }
2824         lwkt_reltoken(&vm_token);
2825         crit_exit();
2826
2827         return (rtval);
2828 }
2829
2830 /*
2831  * Return whether or not the specified physical page was modified
2832  * in any physical maps.
2833  *
2834  * No requirements.
2835  */
2836 boolean_t
2837 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2838 {
2839         boolean_t res;
2840
2841         lwkt_gettoken(&vm_token);
2842         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
2843         lwkt_reltoken(&vm_token);
2844         return (res);
2845 }
2846
2847 /*
2848  * Clear the modify bits on the specified physical page.
2849  *
2850  * No requirements.
2851  */
2852 void
2853 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2854 {
2855         lwkt_gettoken(&vm_token);
2856         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2857         lwkt_reltoken(&vm_token);
2858 }
2859
2860 /*
2861  * Clear the reference bit on the specified physical page.
2862  *
2863  * No requirements.
2864  */
2865 void
2866 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2867 {
2868         lwkt_gettoken(&vm_token);
2869         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2870         lwkt_reltoken(&vm_token);
2871 }
2872
2873 /*
2874  * Miscellaneous support routines follow
2875  */
2876
2877 static void
2878 i386_protection_init(void)
2879 {
2880         int *kp, prot;
2881
2882         kp = protection_codes;
2883         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2884                 if (prot & VM_PROT_READ)
2885                         *kp |= VPTE_R;
2886                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2887                         *kp |= VPTE_W;
2888                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2889                         *kp |= VPTE_X;
2890                 ++kp;
2891         }
2892 }
2893
2894 #if 0
2895
2896 /*
2897  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2898  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2899  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2900  * NOT real memory.
2901  *
2902  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2903  * a time.
2904  */
2905 void *
2906 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2907 {
2908         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2909         vpte_t *pte;
2910
2911         offset = pa & PAGE_MASK;
2912         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2913
2914         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
2915         if (!va)
2916                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2917
2918         pa = pa & VPTE_FRAME;
2919         for (tmpva = va; size > 0;) {
2920                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2921                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2922                 size -= PAGE_SIZE;
2923                 tmpva += PAGE_SIZE;
2924                 pa += PAGE_SIZE;
2925         }
2926         cpu_invltlb();
2927         smp_invltlb();
2928
2929         return ((void *)(va + offset));
2930 }
2931
2932 void
2933 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2934 {
2935         vm_offset_t base, offset;
2936
2937         base = va & VPTE_FRAME;
2938         offset = va & PAGE_MASK;
2939         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2940         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2941         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2942 }
2943
2944 #endif
2945
2946 /*
2947  * Perform the pmap work for mincore
2948  *
2949  * No requirements.
2950  */
2951 int
2952 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2953 {
2954         vpte_t *ptep, pte;
2955         vm_page_t m;
2956         int val = 0;
2957
2958         lwkt_gettoken(&vm_token);
2959         
2960         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2961         if (ptep == 0) {
2962                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2963                 return 0;
2964         }
2965
2966         if ((pte = *ptep) != 0) {
2967                 vm_paddr_t pa;
2968
2969                 val = MINCORE_INCORE;
2970                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2971                         goto done;
2972
2973                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2974
2975                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2976
2977                 /*
2978                  * Modified by us
2979                  */
2980                 if (pte & VPTE_M)
2981                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2982                 /*
2983                  * Modified by someone
2984                  */
2985                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
2986                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2987                 /*
2988                  * Referenced by us
2989                  */
2990                 if (pte & VPTE_A)
2991                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2992
2993                 /*
2994                  * Referenced by someone
2995                  */
2996                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
2997                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2998                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2999                 }
3000         } 
3001 done:
3002         lwkt_reltoken(&vm_token);
3003         return val;
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3008  */
3009 void
3010 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3011 {
3012         struct vmspace *oldvm;
3013         struct lwp *lp;
3014
3015         oldvm = p->p_vmspace;
3016         crit_enter();
3017         if (oldvm != newvm) {
3018                 p->p_vmspace = newvm;
3019                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3020                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3021                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3022                 if (adjrefs) {
3023                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3024                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3025                 }
3026         }
3027         crit_exit();
3028 }
3029
3030 void
3031 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3032 {
3033         struct vmspace *oldvm;
3034         struct pmap *pmap;
3035
3036         crit_enter();
3037         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3038
3039         if (oldvm != newvm) {
3040                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3041                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3042                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3043 #if defined(SMP)
3044                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3045 #else
3046                         pmap->pm_active |= 1;
3047 #endif
3048 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3049                         tlb_flush_count++;
3050 #endif
3051                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3052 #if defined(SMP)
3053                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3054 #else
3055                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3056 #endif
3057                 }
3058         }
3059         crit_exit();
3060 }
3061
3062
3063 vm_offset_t
3064 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3065 {
3066
3067         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3068                 return addr;
3069         }
3070
3071         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3072         return addr;
3073 }
3074
3075 /*
3076  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3077  */
3078 vm_page_t
3079 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3080 {
3081         vpte_t *ptep;
3082
3083         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3084         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
3085         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3086 }