Add a ton of infrastructure for VKERNEL support. Add code for intercepting
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  *
9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
22  *    must display the following acknowledgement:
23  *      This product includes software developed by the University of
24  *      California, Berkeley and its contributors.
25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
27  *    without specific prior written permission.
28  *
29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
38  * OUT 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  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.59 2006/10/20 17:02:19 dillon Exp $
44  */
45
46 /*
47  *      Manages physical address maps.
48  *
49  *      In addition to hardware address maps, this
50  *      module is called upon to provide software-use-only
51  *      maps which may or may not be stored in the same
52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
53  *      used to store intermediate results from copy
54  *      operations to and from address spaces.
55  *
56  *      Since the information managed by this module is
57  *      also stored by the logical address mapping module,
58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
61  *      requested.
62  *
63  *      In order to cope with hardware architectures which
64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
66  *      operations until such time as they are actually
67  *      necessary.  This module is given full information as
68  *      to which processors are currently using which maps,
69  *      and to when physical maps must be made correct.
70  */
71
72 #include "opt_disable_pse.h"
73 #include "opt_pmap.h"
74 #include "opt_msgbuf.h"
75
76 #include <sys/param.h>
77 #include <sys/systm.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/proc.h>
80 #include <sys/msgbuf.h>
81 #include <sys/vmmeter.h>
82 #include <sys/mman.h>
83
84 #include <vm/vm.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <sys/sysctl.h>
87 #include <sys/lock.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_page.h>
90 #include <vm/vm_map.h>
91 #include <vm/vm_object.h>
92 #include <vm/vm_extern.h>
93 #include <vm/vm_pageout.h>
94 #include <vm/vm_pager.h>
95 #include <vm/vm_zone.h>
96
97 #include <sys/user.h>
98 #include <sys/thread2.h>
99
100 #include <machine/cputypes.h>
101 #include <machine/md_var.h>
102 #include <machine/specialreg.h>
103 #include <machine/smp.h>
104 #include <arch/apic/apicreg.h>
105 #include <machine/globaldata.h>
106 #include <machine/pmap.h>
107 #include <machine/pmap_inval.h>
108
109 #define PMAP_KEEP_PDIRS
110 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
111 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
112 #endif
113
114 #if defined(DIAGNOSTIC)
115 #define PMAP_DIAGNOSTIC
116 #endif
117
118 #define MINPV 2048
119
120 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
121 #define PMAP_INLINE __inline
122 #else
123 #define PMAP_INLINE
124 #endif
125
126 /*
127  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
128  */
129 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
130 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
131
132 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
133 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
134 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
135 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
136 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
137
138
139 /*
140  * Given a map and a machine independent protection code,
141  * convert to a vax protection code.
142  */
143 #define pte_prot(m, p)          \
144         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
145 static int protection_codes[8];
146
147 static struct pmap kernel_pmap_store;
148 pmap_t kernel_pmap;
149
150 vm_paddr_t avail_start; /* PA of first available physical page */
151 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
152 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
153 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
154 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
155 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
156 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
157
158 static vm_object_t kptobj;
159
160 static int nkpt;
161 vm_offset_t kernel_vm_end;
162
163 /*
164  * Data for the pv entry allocation mechanism
165  */
166 static vm_zone_t pvzone;
167 static struct vm_zone pvzone_store;
168 static struct vm_object pvzone_obj;
169 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
170 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
171 static struct pv_entry *pvinit;
172
173 /*
174  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
175  */
176 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
177 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
178 static pt_entry_t *msgbufmap;
179 struct msgbuf *msgbufp=0;
180
181 /*
182  * Crashdump maps.
183  */
184 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
185 static caddr_t crashdumpmap;
186
187 extern pt_entry_t *SMPpt;
188
189 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
190 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
191 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
192 static void     i386_protection_init (void);
193 static __inline void    pmap_changebit (vm_page_t m, int bit, boolean_t setem);
194
195 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
196 static vm_page_t pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
197                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte);
198 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
199                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
200 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
201                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
202 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
203                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
204 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
205 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
206                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
207
208 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
209
210 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
211 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
212 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
213 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
214 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
215 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
216
217 static unsigned pdir4mb;
218
219 /*
220  * Move the kernel virtual free pointer to the next
221  * 4MB.  This is used to help improve performance
222  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
223  * (.text, .data, .bss)
224  */
225 static vm_offset_t
226 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
227 {
228         vm_offset_t newaddr = addr;
229 #ifndef DISABLE_PSE
230         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
231                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
232         }
233 #endif
234         return newaddr;
235 }
236
237 /*
238  * pmap_pte:
239  *
240  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
241  *      pair.
242  *
243  *      This function may NOT be called from an interrupt.
244  */
245 PMAP_INLINE unsigned *
246 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
247 {
248         unsigned *pdeaddr;
249
250         if (pmap) {
251                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
252                 if (*pdeaddr & PG_PS)
253                         return pdeaddr;
254                 if (*pdeaddr) {
255                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
256                 }
257         }
258         return (0);
259 }
260
261 /*
262  * pmap_pte_quick:
263  *
264  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
265  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
266  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
267  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
268  *
269  *      Should only be called while in a critical section.
270  */
271 static unsigned * 
272 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
273 {
274         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
275         unsigned pde, newpf;
276
277         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
278                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
279                 unsigned index = i386_btop(va);
280                 /* are we current address space or kernel? */
281                 if ((pmap == kernel_pmap) ||
282                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
283                         return (unsigned *) PTmap + index;
284                 }
285                 newpf = pde & PG_FRAME;
286                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
287                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
288                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
289                 }
290                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
291         }
292         return (0);
293 }
294
295
296 /*
297  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
298  *
299  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
300  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
301  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
302  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
303  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
304  *      (physical) address starting relative to 0]
305  */
306 void
307 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
308 {
309         vm_offset_t va;
310         pt_entry_t *pte;
311         struct mdglobaldata *gd;
312         int i;
313         int pg;
314
315         avail_start = firstaddr;
316
317         /*
318          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
319          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
320          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
321          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
322          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
323          * in this calculation.
324          */
325         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
326         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
327
328         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
329
330         /*
331          * Initialize protection array.
332          */
333         i386_protection_init();
334
335         /*
336          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
337          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
338          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
339          */
340         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
341
342         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
343         kernel_pmap->pm_count = 1;
344         kernel_pmap->pm_active = (cpumask_t)-1; /* don't allow deactivation */
345         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
346         nkpt = NKPT;
347
348         /*
349          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
350          * mapping of pages.
351          */
352 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
353         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
354
355         va = virtual_avail;
356         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
357
358         /*
359          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
360          */
361         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
362
363         /*
364          * Crashdump maps.
365          */
366         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
367
368         /*
369          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
370          * /dev/mem.
371          */
372         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
373
374         /*
375          * msgbufp is used to map the system message buffer.
376          * XXX msgbufmap is not used.
377          */
378         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
379                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
380
381         virtual_avail = va;
382
383         *(int *) CMAP1 = 0;
384         for (i = 0; i < NKPT; i++)
385                 PTD[i] = 0;
386
387         /*
388          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
389          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
390          * works under UP because self-referential page table mappings
391          */
392 #ifdef SMP
393         pgeflag = 0;
394 #else
395         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
396                 pgeflag = PG_G;
397 #endif
398         
399 /*
400  * Initialize the 4MB page size flag
401  */
402         pseflag = 0;
403 /*
404  * The 4MB page version of the initial
405  * kernel page mapping.
406  */
407         pdir4mb = 0;
408
409 #if !defined(DISABLE_PSE)
410         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
411                 unsigned ptditmp;
412                 /*
413                  * Note that we have enabled PSE mode
414                  */
415                 pseflag = PG_PS;
416                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
417                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
418                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
419                 pdir4mb = ptditmp;
420
421 #ifndef SMP
422                 /*
423                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
424                  * now because the APs will not be able to use it when
425                  * they boot up.
426                  */
427                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
428
429                 /*
430                  * We can do the mapping here for the single processor
431                  * case.  We simply ignore the old page table page from
432                  * now on.
433                  */
434                 /*
435                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
436                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
437                  */
438                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
439                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
440                 cpu_invltlb();
441 #endif
442         }
443 #endif
444 #ifdef SMP
445         if (cpu_apic_address == 0)
446                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
447
448         /* local apic is mapped on last page */
449         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
450             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
451 #endif
452
453         /*
454          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
455          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
456          * portion.
457          */
458         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
459         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
460         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
461         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
462         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
463         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
464         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
465         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
466         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
467         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
468
469         cpu_invltlb();
470 }
471
472 #ifdef SMP
473 /*
474  * Set 4mb pdir for mp startup
475  */
476 void
477 pmap_set_opt(void)
478 {
479         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
480                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
481                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
482                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
483                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
484                         cpu_invltlb();
485                 }
486         }
487 }
488 #endif
489
490 /*
491  *      Initialize the pmap module.
492  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
493  *      system needs to map virtual memory.
494  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
495  *      way, discontiguous physical memory.
496  */
497 void
498 pmap_init(void)
499 {
500         int i;
501         int initial_pvs;
502
503         /*
504          * object for kernel page table pages
505          */
506         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
507
508         /*
509          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
510          * pv_head_table.
511          */
512
513         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
514                 vm_page_t m;
515
516                 m = &vm_page_array[i];
517                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
518                 m->md.pv_list_count = 0;
519         }
520
521         /*
522          * init the pv free list
523          */
524         initial_pvs = vm_page_array_size;
525         if (initial_pvs < MINPV)
526                 initial_pvs = MINPV;
527         pvzone = &pvzone_store;
528         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
529                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
530         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
531             vm_page_array_size);
532
533         /*
534          * Now it is safe to enable pv_table recording.
535          */
536         pmap_initialized = TRUE;
537 }
538
539 /*
540  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
541  * high water mark so that the system can recover from excessive
542  * numbers of pv entries.
543  */
544 void
545 pmap_init2(void)
546 {
547         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
548
549         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
550         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
551         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
552         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
553         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
554 }
555
556
557 /***************************************************
558  * Low level helper routines.....
559  ***************************************************/
560
561 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
562
563 /*
564  * This code checks for non-writeable/modified pages.
565  * This should be an invalid condition.
566  */
567 static int
568 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
569 {
570         int pte;
571
572         pte = (int) ptea;
573
574         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
575                 return 1;
576         else
577                 return 0;
578 }
579 #endif
580
581
582 /*
583  * this routine defines the region(s) of memory that should
584  * not be tested for the modified bit.
585  */
586 static PMAP_INLINE int
587 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
588 {
589         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
590                 return 1;
591         else
592                 return 0;
593 }
594
595 static unsigned *
596 get_ptbase(pmap_t pmap)
597 {
598         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
599         struct globaldata *gd = mycpu;
600
601         /* are we current address space or kernel? */
602         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
603                 return (unsigned *) PTmap;
604         }
605
606         /* otherwise, we are alternate address space */
607         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 && (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
608
609         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
610                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
611                 /* The page directory is not shared between CPUs */
612                 cpu_invltlb();
613         }
614         return (unsigned *) APTmap;
615 }
616
617 /*
618  * pmap_extract:
619  *
620  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
621  *
622  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
623  *      not kernel_pmap.
624  */
625 vm_paddr_t 
626 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
627 {
628         vm_offset_t rtval;
629         vm_offset_t pdirindex;
630
631         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
632         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
633                 unsigned *pte;
634                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
635                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
636                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
637                         return rtval;
638                 }
639                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
640                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
641                 return rtval;
642         }
643         return 0;
644 }
645
646 /*
647  * Extract user accessible page only, return NULL if the page is not
648  * present or if it's current state is not sufficient.  Caller will
649  * generally call vm_fault() on failure and try again.
650  */
651 vm_page_t
652 pmap_extract_vmpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int prot)
653 {
654         vm_offset_t rtval;
655         vm_offset_t pdirindex;
656
657         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
658         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
659                 unsigned *pte;
660                 vm_page_t m;
661
662                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
663                         if ((rtval & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
664                                 return (NULL);
665                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (rtval & PG_RW) == 0)
666                                 return (NULL);
667                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
668                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
669                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
670                 } else {
671                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
672                         if ((*pte & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
673                                 return (NULL);
674                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (*pte & PG_RW) == 0)
675                                 return (NULL);
676                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
677                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
678                 }
679                 return(m);
680         }
681         return (NULL);
682 }
683
684 /***************************************************
685  * Low level mapping routines.....
686  ***************************************************/
687
688 /*
689  * Routine: pmap_kenter
690  * Function:
691  *      Add a wired page to the KVA
692  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
693  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
694  */
695 void 
696 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
697 {
698         unsigned *pte;
699         unsigned npte;
700         pmap_inval_info info;
701
702         pmap_inval_init(&info);
703         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
704         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
705         pte = (unsigned *)vtopte(va);
706         *pte = npte;
707         pmap_inval_flush(&info);
708 }
709
710 /*
711  * Routine: pmap_kenter_quick
712  * Function:
713  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
714  *      mapping on the current CPU.
715  */
716 void
717 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
718 {
719         unsigned *pte;
720         unsigned npte;
721
722         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
723         pte = (unsigned *)vtopte(va);
724         *pte = npte;
725         cpu_invlpg((void *)va);
726 }
727
728 void
729 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
730 {
731         pmap_inval_info info;
732
733         pmap_inval_init(&info);
734         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
735         pmap_inval_flush(&info);
736 }
737
738 void
739 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
740 {
741         cpu_invlpg((void *)va);
742 }
743
744 /*
745  * remove a page from the kernel pagetables
746  */
747 void
748 pmap_kremove(vm_offset_t va)
749 {
750         unsigned *pte;
751         pmap_inval_info info;
752
753         pmap_inval_init(&info);
754         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
755         pte = (unsigned *)vtopte(va);
756         *pte = 0;
757         pmap_inval_flush(&info);
758 }
759
760 void
761 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
762 {
763         unsigned *pte;
764         pte = (unsigned *)vtopte(va);
765         *pte = 0;
766         cpu_invlpg((void *)va);
767 }
768
769 /*
770  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
771  *      virtual address space.
772  *
773  *      For now, VM is already on, we only need to map the
774  *      specified memory.
775  */
776 vm_offset_t
777 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
778 {
779         while (start < end) {
780                 pmap_kenter(virt, start);
781                 virt += PAGE_SIZE;
782                 start += PAGE_SIZE;
783         }
784         return (virt);
785 }
786
787
788 /*
789  * Add a list of wired pages to the kva
790  * this routine is only used for temporary
791  * kernel mappings that do not need to have
792  * page modification or references recorded.
793  * Note that old mappings are simply written
794  * over.  The page *must* be wired.
795  */
796 void
797 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
798 {
799         vm_offset_t end_va;
800
801         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
802                 
803         while (va < end_va) {
804                 unsigned *pte;
805
806                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
807                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
808                 cpu_invlpg((void *)va);
809                 va += PAGE_SIZE;
810                 m++;
811         }
812 #ifdef SMP
813         smp_invltlb();  /* XXX */
814 #endif
815 }
816
817 void
818 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
819 {
820         vm_offset_t end_va;
821         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
822
823         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
824
825         while (va < end_va) {
826                 unsigned *pte;
827                 unsigned pteval;
828
829                 /*
830                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
831                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
832                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
833                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
834                  * entry is optimal and no invalidation is required.
835                  */
836                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
837                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
838                 if (*pte != pteval) {
839                         *mask = 0;
840                         *pte = pteval;
841                         cpu_invlpg((void *)va);
842                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
843                         cpu_invlpg((void *)va);
844                 }
845                 va += PAGE_SIZE;
846                 m++;
847         }
848         *mask |= cmask;
849 }
850
851 /*
852  * this routine jerks page mappings from the
853  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
854  */
855 void
856 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
857 {
858         vm_offset_t end_va;
859
860         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
861
862         while (va < end_va) {
863                 unsigned *pte;
864
865                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
866                 *pte = 0;
867                 cpu_invlpg((void *)va);
868                 va += PAGE_SIZE;
869         }
870 #ifdef SMP
871         smp_invltlb();
872 #endif
873 }
874
875 /*
876  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
877  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
878  *
879  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
880  * the call should be made with a critical section held so the page's object
881  * association remains valid on return.
882  */
883 static vm_page_t
884 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
885 {
886         vm_page_t m;
887
888 retry:
889         m = vm_page_lookup(object, pindex);
890         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
891                 goto retry;
892         return(m);
893 }
894
895 /*
896  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
897  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
898  */
899 void
900 pmap_init_thread(thread_t td)
901 {
902         /* enforce pcb placement */
903         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
904         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
905         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
906 }
907
908 /*
909  * Create the UPAGES for a new process.
910  * This routine directly affects the fork perf for a process.
911  */
912 void
913 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
914 {
915         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
916         p->p_thread = td;
917         td->td_proc = p;
918         td->td_lwp = &p->p_lwp;
919         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
920 #ifdef SMP
921         KKASSERT(td->td_mpcount == 1);
922 #endif
923         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
924 }
925
926 /*
927  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
928  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
929  */
930 struct thread *
931 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
932 {
933         struct thread *td;
934
935         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
936
937         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
938             p->p_thread = NULL;
939             td->td_proc = NULL;
940         }
941         p->p_addr = NULL;
942         return(td);
943 }
944
945 /***************************************************
946  * Page table page management routines.....
947  ***************************************************/
948
949 /*
950  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
951  * drops to zero, then it decrements the wire count.
952  */
953 static int 
954 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
955 {
956         pmap_inval_flush(info);
957         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
958                 ;
959
960         if (m->hold_count == 0) {
961                 /*
962                  * unmap the page table page
963                  */
964                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
965                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
966                 --pmap->pm_stats.resident_count;
967
968                 if (pmap->pm_ptphint == m)
969                         pmap->pm_ptphint = NULL;
970
971                 /*
972                  * If the page is finally unwired, simply free it.
973                  */
974                 --m->wire_count;
975                 if (m->wire_count == 0) {
976                         vm_page_flash(m);
977                         vm_page_busy(m);
978                         vm_page_free_zero(m);
979                         --vmstats.v_wire_count;
980                 }
981                 return 1;
982         }
983         return 0;
984 }
985
986 static PMAP_INLINE int
987 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
988 {
989         vm_page_unhold(m);
990         if (m->hold_count == 0)
991                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
992         else
993                 return 0;
994 }
995
996 /*
997  * After removing a page table entry, this routine is used to
998  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
999  */
1000 static int
1001 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1002                 pmap_inval_info_t info)
1003 {
1004         unsigned ptepindex;
1005         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1006                 return 0;
1007
1008         if (mpte == NULL) {
1009                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1010                 if (pmap->pm_ptphint &&
1011                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1012                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1013                 } else {
1014                         pmap_inval_flush(info);
1015                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1016                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1017                 }
1018         }
1019
1020         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1021 }
1022
1023 void
1024 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1025 {
1026         pmap->pm_pdir =
1027                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1028         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1029         pmap->pm_count = 1;
1030         pmap->pm_active = 0;
1031         pmap->pm_ptphint = NULL;
1032         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1033         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1038  * such as one in a vmspace structure.
1039  */
1040 void
1041 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1042 {
1043         vm_page_t ptdpg;
1044
1045         /*
1046          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1047          * page directory table.
1048          */
1049         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1050                 pmap->pm_pdir =
1051                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1052         }
1053
1054         /*
1055          * allocate object for the ptes
1056          */
1057         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1058                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1059
1060         /*
1061          * allocate the page directory page
1062          */
1063         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1064                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1065
1066         ptdpg->wire_count = 1;
1067         ++vmstats.v_wire_count;
1068
1069
1070         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1071         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1072
1073         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1074         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1075                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1076
1077         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1078
1079         /* install self-referential address mapping entry */
1080         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1081                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1082
1083         pmap->pm_count = 1;
1084         pmap->pm_active = 0;
1085         pmap->pm_ptphint = NULL;
1086         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1087         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1092  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1093  * should be called after the vmspace is attached to the process
1094  * but before this pmap is activated.
1095  */
1096 void
1097 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1098 {
1099         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1100         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1101 }
1102
1103 /*
1104  * Attempt to release and free and vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1105  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1106  */
1107 static int
1108 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1109 {
1110         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1111         /*
1112          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1113          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1114          * might as well be placed directly into the zero queue.
1115          */
1116         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1117                 return 0;
1118
1119         vm_page_busy(p);
1120
1121         /*
1122          * Remove the page table page from the processes address space.
1123          */
1124         pde[p->pindex] = 0;
1125         pmap->pm_stats.resident_count--;
1126
1127         if (p->hold_count)  {
1128                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1129         }
1130         /*
1131          * Page directory pages need to have the kernel
1132          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1133          */
1134         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1135                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1136                 pde[MPPTDI] = 0;
1137                 pde[APTDPTDI] = 0;
1138                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1139         }
1140
1141         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1142                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1143
1144         p->wire_count--;
1145         vmstats.v_wire_count--;
1146         vm_page_free_zero(p);
1147         return 1;
1148 }
1149
1150 /*
1151  * this routine is called if the page table page is not
1152  * mapped correctly.
1153  */
1154 static vm_page_t
1155 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1156 {
1157         vm_offset_t pteva, ptepa;
1158         vm_page_t m;
1159
1160         /*
1161          * Find or fabricate a new pagetable page
1162          */
1163         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1164                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1165
1166         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1167                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1168
1169         if (m->wire_count == 0)
1170                 vmstats.v_wire_count++;
1171         m->wire_count++;
1172
1173         /*
1174          * Increment the hold count for the page table page
1175          * (denoting a new mapping.)
1176          */
1177         m->hold_count++;
1178
1179         /*
1180          * Map the pagetable page into the process address space, if
1181          * it isn't already there.
1182          */
1183
1184         pmap->pm_stats.resident_count++;
1185
1186         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1187         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1188                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1189
1190         /*
1191          * Set the page table hint
1192          */
1193         pmap->pm_ptphint = m;
1194
1195         /*
1196          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1197          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1198          */
1199         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1200                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1201                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1202                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1203                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1204                 } else {
1205                         pmap_zero_page(ptepa);
1206                 }
1207         }
1208
1209         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1210         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1211         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1212         vm_page_wakeup(m);
1213
1214         return m;
1215 }
1216
1217 static vm_page_t
1218 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1219 {
1220         unsigned ptepindex;
1221         vm_offset_t ptepa;
1222         vm_page_t m;
1223
1224         /*
1225          * Calculate pagetable page index
1226          */
1227         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1228
1229         /*
1230          * Get the page directory entry
1231          */
1232         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1233
1234         /*
1235          * This supports switching from a 4MB page to a
1236          * normal 4K page.
1237          */
1238         if (ptepa & PG_PS) {
1239                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1240                 ptepa = 0;
1241                 cpu_invltlb();
1242                 smp_invltlb();
1243         }
1244
1245         /*
1246          * If the page table page is mapped, we just increment the
1247          * hold count, and activate it.
1248          */
1249         if (ptepa) {
1250                 /*
1251                  * In order to get the page table page, try the
1252                  * hint first.
1253                  */
1254                 if (pmap->pm_ptphint &&
1255                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1256                         m = pmap->pm_ptphint;
1257                 } else {
1258                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1259                         pmap->pm_ptphint = m;
1260                 }
1261                 m->hold_count++;
1262                 return m;
1263         }
1264         /*
1265          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1266          */
1267         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1268 }
1269
1270
1271 /***************************************************
1272 * Pmap allocation/deallocation routines.
1273  ***************************************************/
1274
1275 /*
1276  * Release any resources held by the given physical map.
1277  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1278  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1279  */
1280 void
1281 pmap_release(struct pmap *pmap)
1282 {
1283         vm_page_t p,n,ptdpg;
1284         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1285         int curgeneration;
1286
1287 #if defined(DIAGNOSTIC)
1288         if (object->ref_count != 1)
1289                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1290 #endif
1291         
1292         ptdpg = NULL;
1293 retry:
1294         crit_enter();
1295         curgeneration = object->generation;
1296         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1297                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1298                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1299                         ptdpg = p;
1300                         continue;
1301                 }
1302                 if (!pmap_release_free_page(pmap, p)) {
1303                         crit_exit();
1304                         goto retry;
1305                 }
1306                 if (object->generation != curgeneration) {
1307                         crit_exit();
1308                         goto retry;
1309                 }
1310         }
1311         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg)) {
1312                 crit_exit();
1313                 goto retry;
1314         }
1315         crit_exit();
1316 }
1317 \f
1318 static int
1319 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1320 {
1321         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1322
1323         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1324 }
1325 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1326     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1327
1328 static int
1329 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1330 {
1331         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1332
1333         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1334 }
1335 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1336     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1337
1338 /*
1339  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1340  */
1341 struct pmap_growkernel_info {
1342         pd_entry_t newpdir;
1343 };
1344
1345 static int pmap_growkernel_callback(struct proc *p, void *data);
1346
1347 void
1348 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1349 {
1350         struct pmap_growkernel_info info;
1351         vm_offset_t ptppaddr;
1352         vm_page_t nkpg;
1353         pd_entry_t newpdir;
1354
1355         crit_enter();
1356         if (kernel_vm_end == 0) {
1357                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1358                 nkpt = 0;
1359                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1360                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1361                         nkpt++;
1362                 }
1363         }
1364         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1365         while (kernel_vm_end < addr) {
1366                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1367                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1368                         continue;
1369                 }
1370
1371                 /*
1372                  * This index is bogus, but out of the way
1373                  */
1374                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, 
1375                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1376                 if (nkpg == NULL)
1377                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1378
1379                 vm_page_wire(nkpg);
1380                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1381                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1382                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1383                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1384                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1385                 nkpt++;
1386
1387                 /*
1388                  * vm_fork and friends copy nkpt page table pages to the high
1389                  * side of a new process's pmap.  This occurs after the 
1390                  * process has been added to allproc, so scanning the proc
1391                  * list afterwords should be sufficient to fixup existing
1392                  * processes.
1393                  */
1394                 info.newpdir = newpdir;
1395                 allproc_scan(pmap_growkernel_callback, &info);
1396                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1397         }
1398         crit_exit();
1399 }
1400
1401 static int
1402 pmap_growkernel_callback(struct proc *p, void *data)
1403 {
1404         struct pmap_growkernel_info *info = data;
1405         struct pmap *pmap;
1406
1407         if (p->p_vmspace) {
1408                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1409                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = info->newpdir;
1410         }
1411         return(0);
1412 }
1413
1414 /*
1415  *      Retire the given physical map from service.
1416  *      Should only be called if the map contains
1417  *      no valid mappings.
1418  */
1419 void
1420 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1421 {
1422         int count;
1423
1424         if (pmap == NULL)
1425                 return;
1426
1427         count = --pmap->pm_count;
1428         if (count == 0) {
1429                 pmap_release(pmap);
1430                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1431         }
1432 }
1433
1434 /*
1435  *      Add a reference to the specified pmap.
1436  */
1437 void
1438 pmap_reference(pmap_t pmap)
1439 {
1440         if (pmap != NULL) {
1441                 pmap->pm_count++;
1442         }
1443 }
1444
1445 /***************************************************
1446 * page management routines.
1447  ***************************************************/
1448
1449 /*
1450  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1451  * called from an interrupt.
1452  */
1453 static PMAP_INLINE void
1454 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1455 {
1456         pv_entry_count--;
1457         zfree(pvzone, pv);
1458 }
1459
1460 /*
1461  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1462  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1463  */
1464 static pv_entry_t
1465 get_pv_entry(void)
1466 {
1467         pv_entry_count++;
1468         if (pv_entry_high_water &&
1469                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1470                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1471                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1472                 wakeup (&vm_pages_needed);
1473         }
1474         return zalloc(pvzone);
1475 }
1476
1477 /*
1478  * This routine is very drastic, but can save the system
1479  * in a pinch.
1480  */
1481 void
1482 pmap_collect(void)
1483 {
1484         int i;
1485         vm_page_t m;
1486         static int warningdone=0;
1487
1488         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1489                 return;
1490
1491         if (warningdone < 5) {
1492                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1493                 warningdone++;
1494         }
1495
1496         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1497                 m = &vm_page_array[i];
1498                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1499                     (m->flags & PG_BUSY))
1500                         continue;
1501                 pmap_remove_all(m);
1502         }
1503         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1504 }
1505         
1506
1507 /*
1508  * If it is the first entry on the list, it is actually
1509  * in the header and we must copy the following entry up
1510  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1511  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1512  */
1513 static int
1514 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1515                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1516 {
1517         pv_entry_t pv;
1518         int rtval;
1519
1520         crit_enter();
1521         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1522                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1523                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1524                                 break;
1525                 }
1526         } else {
1527                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1528                         if (va == pv->pv_va) 
1529                                 break;
1530                 }
1531         }
1532
1533         rtval = 0;
1534         if (pv) {
1535                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1536                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1537                 m->md.pv_list_count--;
1538                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1539                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1540                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1541                 free_pv_entry(pv);
1542         }
1543         crit_exit();
1544         return rtval;
1545 }
1546
1547 /*
1548  * Create a pv entry for page at pa for
1549  * (pmap, va).
1550  */
1551 static void
1552 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1553 {
1554         pv_entry_t pv;
1555
1556         crit_enter();
1557         pv = get_pv_entry();
1558         pv->pv_va = va;
1559         pv->pv_pmap = pmap;
1560         pv->pv_ptem = mpte;
1561
1562         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1563         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1564         m->md.pv_list_count++;
1565
1566         crit_exit();
1567 }
1568
1569 /*
1570  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1571  */
1572 static int
1573 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1574         pmap_inval_info_t info)
1575 {
1576         unsigned oldpte;
1577         vm_page_t m;
1578
1579         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1580         oldpte = loadandclear(ptq);
1581         if (oldpte & PG_W)
1582                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1583         /*
1584          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1585          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1586          * the SMP case.
1587          */
1588         if (oldpte & PG_G)
1589                 cpu_invlpg((void *)va);
1590         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1591         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1592                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1593                 if (oldpte & PG_M) {
1594 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1595                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1596                                 printf(
1597         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1598                                     va, oldpte);
1599                         }
1600 #endif
1601                         if (pmap_track_modified(va))
1602                                 vm_page_dirty(m);
1603                 }
1604                 if (oldpte & PG_A)
1605                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1606                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1607         } else {
1608                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1609         }
1610
1611         return 0;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * pmap_remove_page:
1616  *
1617  *      Remove a single page from a process address space.
1618  *
1619  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1620  *      not kernel_pmap.
1621  */
1622 static void
1623 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1624 {
1625         unsigned *ptq;
1626
1627         /*
1628          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1629          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1630          */
1631         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1632                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1633                 if (*ptq) {
1634                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1635                 }
1636         }
1637 }
1638
1639 /*
1640  * pmap_remove:
1641  *
1642  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1643  *
1644  *      It is assumed that the start and end are properly
1645  *      rounded to the page size.
1646  *
1647  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1648  *      not kernel_pmap.
1649  */
1650 void
1651 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1652 {
1653         unsigned *ptbase;
1654         vm_offset_t pdnxt;
1655         vm_offset_t ptpaddr;
1656         vm_offset_t sindex, eindex;
1657         struct pmap_inval_info info;
1658
1659         if (pmap == NULL)
1660                 return;
1661
1662         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1663                 return;
1664
1665         pmap_inval_init(&info);
1666
1667         /*
1668          * special handling of removing one page.  a very
1669          * common operation and easy to short circuit some
1670          * code.
1671          */
1672         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1673                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1674                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1675                 pmap_inval_flush(&info);
1676                 return;
1677         }
1678
1679         /*
1680          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1681          * worked with.
1682          */
1683         ptbase = get_ptbase(pmap);
1684
1685         sindex = i386_btop(sva);
1686         eindex = i386_btop(eva);
1687
1688         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1689                 unsigned pdirindex;
1690
1691                 /*
1692                  * Calculate index for next page table.
1693                  */
1694                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1695                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1696                         break;
1697
1698                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1699                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1700                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1701                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1702                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1703                         continue;
1704                 }
1705
1706                 /*
1707                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1708                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1709                  */
1710                 if (ptpaddr == 0)
1711                         continue;
1712
1713                 /*
1714                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1715                  * by the current page table page, or to the end of the
1716                  * range being removed.
1717                  */
1718                 if (pdnxt > eindex) {
1719                         pdnxt = eindex;
1720                 }
1721
1722                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1723                         vm_offset_t va;
1724                         if (ptbase[sindex] == 0)
1725                                 continue;
1726                         va = i386_ptob(sindex);
1727                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1728                                 break;
1729                 }
1730         }
1731         pmap_inval_flush(&info);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * pmap_remove_all:
1736  *
1737  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1738  *      Reflects back modify bits to the pager.
1739  *
1740  *      This routine may not be called from an interrupt.
1741  */
1742
1743 static void
1744 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1745 {
1746         struct pmap_inval_info info;
1747         unsigned *pte, tpte;
1748         pv_entry_t pv;
1749
1750 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1751         /*
1752          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1753          * pages!
1754          */
1755         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1756                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1757         }
1758 #endif
1759
1760         pmap_inval_init(&info);
1761         crit_enter();
1762         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1763                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1764
1765                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1766                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1767
1768                 tpte = loadandclear(pte);
1769                 if (tpte & PG_W)
1770                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1771
1772                 if (tpte & PG_A)
1773                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1774
1775                 /*
1776                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1777                  */
1778                 if (tpte & PG_M) {
1779 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1780                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1781                                 printf(
1782         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1783                                     pv->pv_va, tpte);
1784                         }
1785 #endif
1786                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1787                                 vm_page_dirty(m);
1788                 }
1789                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1790                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1791                 m->md.pv_list_count--;
1792                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1793                 free_pv_entry(pv);
1794         }
1795
1796         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1797         crit_exit();
1798         pmap_inval_flush(&info);
1799 }
1800
1801 /*
1802  * pmap_protect:
1803  *
1804  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1805  *      as requested.
1806  *
1807  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1808  *      not the kernel_pmap.
1809  */
1810 void
1811 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1812 {
1813         unsigned *ptbase;
1814         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1815         vm_pindex_t sindex, eindex;
1816         pmap_inval_info info;
1817
1818         if (pmap == NULL)
1819                 return;
1820
1821         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1822                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1823                 return;
1824         }
1825
1826         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1827                 return;
1828
1829         pmap_inval_init(&info);
1830
1831         ptbase = get_ptbase(pmap);
1832
1833         sindex = i386_btop(sva);
1834         eindex = i386_btop(eva);
1835
1836         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1837
1838                 unsigned pdirindex;
1839
1840                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1841
1842                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1843                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1844                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1845                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1846                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1847                         continue;
1848                 }
1849
1850                 /*
1851                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1852                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1853                  */
1854                 if (ptpaddr == 0)
1855                         continue;
1856
1857                 if (pdnxt > eindex) {
1858                         pdnxt = eindex;
1859                 }
1860
1861                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1862
1863                         unsigned pbits;
1864                         vm_page_t m;
1865
1866                         /* XXX this isn't optimal */
1867                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1868                         pbits = ptbase[sindex];
1869
1870                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1871                                 m = NULL;
1872                                 if (pbits & PG_A) {
1873                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1874                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1875                                         pbits &= ~PG_A;
1876                                 }
1877                                 if (pbits & PG_M) {
1878                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1879                                                 if (m == NULL)
1880                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1881                                                 vm_page_dirty(m);
1882                                                 pbits &= ~PG_M;
1883                                         }
1884                                 }
1885                         }
1886
1887                         pbits &= ~PG_RW;
1888
1889                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1890                                 ptbase[sindex] = pbits;
1891                         }
1892                 }
1893         }
1894         pmap_inval_flush(&info);
1895 }
1896
1897 /*
1898  *      Insert the given physical page (p) at
1899  *      the specified virtual address (v) in the
1900  *      target physical map with the protection requested.
1901  *
1902  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1903  *      that the related pte can not be reclaimed.
1904  *
1905  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1906  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1907  *      insert this page into the given map NOW.
1908  */
1909 void
1910 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1911            boolean_t wired)
1912 {
1913         vm_paddr_t pa;
1914         unsigned *pte;
1915         vm_paddr_t opa;
1916         vm_offset_t origpte, newpte;
1917         vm_page_t mpte;
1918         pmap_inval_info info;
1919
1920         if (pmap == NULL)
1921                 return;
1922
1923         va &= PG_FRAME;
1924 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1925         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1926                 panic("pmap_enter: toobig");
1927         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1928                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1929 #endif
1930
1931         mpte = NULL;
1932         /*
1933          * In the case that a page table page is not
1934          * resident, we are creating it here.
1935          */
1936         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1937                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1938         }
1939
1940         pmap_inval_init(&info);
1941         pte = pmap_pte(pmap, va);
1942
1943         /*
1944          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1945          */
1946         if (pte == NULL) {
1947                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1948                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1949         }
1950
1951         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1952         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1953         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1954         opa = origpte & PG_FRAME;
1955
1956         if (origpte & PG_PS)
1957                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1958
1959         /*
1960          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1961          */
1962         if (origpte && (opa == pa)) {
1963                 /*
1964                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1965                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1966                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1967                  * the PT page will be also.
1968                  */
1969                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1970                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1971                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1972                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1973
1974 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1975                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1976                         printf(
1977         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1978                             va, origpte);
1979                 }
1980 #endif
1981
1982                 /*
1983                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1984                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1985                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1986                  * bits below.
1987                  */
1988                 if (mpte)
1989                         mpte->hold_count--;
1990
1991                 /*
1992                  * We might be turning off write access to the page,
1993                  * so we go ahead and sense modify status.
1994                  */
1995                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1996                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1997                                 vm_page_t om;
1998                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1999                                 vm_page_dirty(om);
2000                         }
2001                         pa |= PG_MANAGED;
2002                 }
2003                 goto validate;
2004         } 
2005         /*
2006          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2007          * handle validating new mapping.
2008          */
2009         if (opa) {
2010                 int err;
2011                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2012                 if (err)
2013                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
2014         }
2015
2016         /*
2017          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2018          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2019          * called at interrupt time.
2020          */
2021         if (pmap_initialized && 
2022             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2023                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2024                 pa |= PG_MANAGED;
2025         }
2026
2027         /*
2028          * Increment counters
2029          */
2030         pmap->pm_stats.resident_count++;
2031         if (wired)
2032                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2033
2034 validate:
2035         /*
2036          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2037          */
2038         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2039
2040         if (wired)
2041                 newpte |= PG_W;
2042         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2043                 newpte |= PG_U;
2044         if (pmap == kernel_pmap)
2045                 newpte |= pgeflag;
2046
2047         /*
2048          * if the mapping or permission bits are different, we need
2049          * to update the pte.
2050          */
2051         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2052                 *pte = newpte | PG_A;
2053         }
2054         pmap_inval_flush(&info);
2055 }
2056
2057 /*
2058  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2059  * 1. Current pmap & pmap exists.
2060  * 2. Not wired.
2061  * 3. Read access.
2062  * 4. No page table pages.
2063  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2064  * 6. Page IS managed.
2065  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2066  */
2067
2068 static vm_page_t
2069 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2070 {
2071         unsigned *pte;
2072         vm_paddr_t pa;
2073         pmap_inval_info info;
2074
2075         pmap_inval_init(&info);
2076
2077         /*
2078          * In the case that a page table page is not
2079          * resident, we are creating it here.
2080          */
2081         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2082                 unsigned ptepindex;
2083                 vm_offset_t ptepa;
2084
2085                 /*
2086                  * Calculate pagetable page index
2087                  */
2088                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2089                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2090                         mpte->hold_count++;
2091                 } else {
2092 retry:
2093                         /*
2094                          * Get the page directory entry
2095                          */
2096                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2097
2098                         /*
2099                          * If the page table page is mapped, we just increment
2100                          * the hold count, and activate it.
2101                          */
2102                         if (ptepa) {
2103                                 if (ptepa & PG_PS)
2104                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2105                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2106                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2107                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2108                                 } else {
2109                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2110                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2111                                 }
2112                                 if (mpte == NULL)
2113                                         goto retry;
2114                                 mpte->hold_count++;
2115                         } else {
2116                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2117                         }
2118                 }
2119         } else {
2120                 mpte = NULL;
2121         }
2122
2123         /*
2124          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2125          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2126          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2127          * But that isn't as quick as vtopte.
2128          */
2129         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2130         if (*pte) {
2131                 if (mpte)
2132                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2133                 return 0;
2134         }
2135
2136         /*
2137          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2138          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2139          * called at interrupt time.
2140          */
2141         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2142                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2143
2144         /*
2145          * Increment counters
2146          */
2147         pmap->pm_stats.resident_count++;
2148
2149         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2150
2151         /*
2152          * Now validate mapping with RO protection
2153          */
2154         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2155                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2156         else
2157                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2158
2159         return mpte;
2160 }
2161
2162 /*
2163  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2164  * to be used for panic dumps.
2165  */
2166 void *
2167 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2168 {
2169         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2170         return ((void *)crashdumpmap);
2171 }
2172
2173 #define MAX_INIT_PT (96)
2174
2175 /*
2176  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2177  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2178  * immediately after an mmap.
2179  */
2180 void
2181 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2182                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2183                     vm_size_t size, int limit)
2184 {
2185         vm_offset_t tmpidx;
2186         int psize;
2187         vm_page_t p, mpte;
2188         int objpgs;
2189
2190         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2191                 return;
2192
2193 #if 0
2194         /* 
2195          * XXX you must be joking, entering PTE's into a user page table
2196          * without any accounting?  This could result in the page table
2197          * being freed while it still contains mappings (free with PG_ZERO
2198          * assumption leading to a non-zero page being marked PG_ZERO).
2199          */
2200         /*
2201          * This code maps large physical mmap regions into the
2202          * processor address space.  Note that some shortcuts
2203          * are taken, but the code works.
2204          */
2205         if (pseflag &&
2206             (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2207             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2208             ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2209                 int i;
2210                 vm_page_t m[1];
2211                 unsigned int ptepindex;
2212                 int npdes;
2213                 vm_offset_t ptepa;
2214
2215                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2216                         return;
2217
2218 retry:
2219                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2220                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2221                         goto retry;
2222
2223                 if (p == NULL) {
2224                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2225                         if (p == NULL)
2226                                 return;
2227                         m[0] = p;
2228
2229                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2230                                 vm_page_free(p);
2231                                 return;
2232                         }
2233
2234                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2235                         vm_page_wakeup(p);
2236                 }
2237
2238                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2239                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2240                         return;
2241                 }
2242
2243                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2244
2245                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2246                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2247                 for (i = 0; i < npdes; i++) {
2248                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2249                             (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2250                         ptepa += NBPDR;
2251                         ptepindex += 1;
2252                 }
2253                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2254                 cpu_invltlb();
2255                 smp_invltlb();
2256                 return;
2257         }
2258 #endif
2259
2260         psize = i386_btop(size);
2261
2262         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2263                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2264                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2265                 return;
2266         }
2267
2268         if (psize + pindex > object->size) {
2269                 if (object->size < pindex)
2270                         return;           
2271                 psize = object->size - pindex;
2272         }
2273
2274
2275         /*
2276          * If we are processing a major portion of the object, then scan the
2277          * entire thing.
2278          *
2279          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2280          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2281          */
2282         crit_enter();
2283         mpte = NULL;
2284         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2285                 objpgs = psize;
2286
2287                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2288                     objpgs > 0 && p != NULL;
2289                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)
2290                 ) {
2291                         tmpidx = p->pindex;
2292                         if (tmpidx < pindex)
2293                                 continue;
2294                         tmpidx -= pindex;
2295                         if (tmpidx >= psize)
2296                                 continue;
2297
2298                         /*
2299                          * don't allow an madvise to blow away our really
2300                          * free pages allocating pv entries.
2301                          */
2302                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2303                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2304                                 break;
2305                         }
2306                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2307                                 (p->busy == 0) &&
2308                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2309                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2310                                         vm_page_deactivate(p);
2311                                 vm_page_busy(p);
2312                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2313                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2314                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2315                                 vm_page_wakeup(p);
2316                         }
2317                         objpgs -= 1;
2318                 }
2319         } else {
2320                 /*
2321                  * else lookup the pages one-by-one.
2322                  */
2323                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2324                         /*
2325                          * don't allow an madvise to blow away our really
2326                          * free pages allocating pv entries.
2327                          */
2328                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2329                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2330                                 break;
2331                         }
2332                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2333                         if (p &&
2334                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2335                                 (p->busy == 0) &&
2336                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2337                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2338                                         vm_page_deactivate(p);
2339                                 vm_page_busy(p);
2340                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2341                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2342                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2343                                 vm_page_wakeup(p);
2344                         }
2345                 }
2346         }
2347         crit_exit();
2348 }
2349
2350 /*
2351  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2352  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2353  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2354  */
2355 #define PFBAK 4
2356 #define PFFOR 4
2357 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2358
2359 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2360         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2361         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2362         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2363         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2364 };
2365
2366 void
2367 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2368 {
2369         int i;
2370         vm_offset_t starta;
2371         vm_offset_t addr;
2372         vm_pindex_t pindex;
2373         vm_page_t m, mpte;
2374         vm_object_t object;
2375
2376         /*
2377          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2378          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2379          */
2380         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2381                 return;
2382         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2383                 return;
2384
2385         object = entry->object.vm_object;
2386
2387         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2388         if (starta < entry->start)
2389                 starta = entry->start;
2390         else if (starta > addra)
2391                 starta = 0;
2392
2393         /*
2394          * critical section protection is required to maintain the 
2395          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2396          * them from their objects.
2397          */
2398         mpte = NULL;
2399         crit_enter();
2400         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2401                 vm_object_t lobject;
2402                 unsigned *pte;
2403
2404                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2405                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2406                         addr = 0;
2407
2408                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2409                         continue;
2410
2411                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL) 
2412                         continue;
2413
2414                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2415                 if (*pte)
2416                         continue;
2417
2418                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2419                 lobject = object;
2420
2421                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2422                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2423                      (lobject->backing_object));
2424                     lobject = lobject->backing_object
2425                 ) {
2426                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2427                                 break;
2428                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2429                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2430                 }
2431
2432                 /*
2433                  * give-up when a page is not in memory
2434                  */
2435                 if (m == NULL)
2436                         break;
2437
2438                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2439                         (m->busy == 0) &&
2440                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2441
2442                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2443                                 vm_page_deactivate(m);
2444                         }
2445                         vm_page_busy(m);
2446                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2447                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2448                         vm_page_wakeup(m);
2449                 }
2450         }
2451         crit_exit();
2452 }
2453
2454 /*
2455  *      Routine:        pmap_change_wiring
2456  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2457  *                      pair.
2458  *      In/out conditions:
2459  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2460  */
2461 void
2462 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2463 {
2464         unsigned *pte;
2465
2466         if (pmap == NULL)
2467                 return;
2468
2469         pte = pmap_pte(pmap, va);
2470
2471         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2472                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2473         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2474                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2475
2476         /*
2477          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2478          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2479          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2480          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2481          * wiring changes.
2482          */
2483 #ifdef SMP
2484         if (wired)
2485                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2486         else
2487                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2488 #else
2489         if (wired)
2490                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2491         else
2492                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2493 #endif
2494 }
2495
2496
2497
2498 /*
2499  *      Copy the range specified by src_addr/len
2500  *      from the source map to the range dst_addr/len
2501  *      in the destination map.
2502  *
2503  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2504  */
2505 void
2506 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2507         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2508 {
2509         pmap_inval_info info;
2510         vm_offset_t addr;
2511         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2512         vm_offset_t pdnxt;
2513         unsigned src_frame, dst_frame;
2514         vm_page_t m;
2515
2516         if (dst_addr != src_addr)
2517                 return;
2518
2519         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2520         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2521                 return;
2522         }
2523
2524         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2525         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2526                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2527                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2528                 cpu_invltlb();
2529         }
2530         pmap_inval_init(&info);
2531         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2532         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2533
2534         /*
2535          * critical section protection is required to maintain the page/object
2536          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2537          * their objects.
2538          */
2539         crit_enter();
2540         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2541                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2542                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2543                 vm_offset_t srcptepaddr;
2544                 unsigned ptepindex;
2545
2546                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2547                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2548
2549                 /*
2550                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2551                  * way below the low water mark of free pages or way
2552                  * above high water mark of used pv entries.
2553                  */
2554                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2555                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2556                         break;
2557                 
2558                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2559                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2560
2561                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2562                 if (srcptepaddr == 0)
2563                         continue;
2564                         
2565                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2566                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2567                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2568                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2569                         }
2570                         continue;
2571                 }
2572
2573                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2574                 if ((srcmpte == NULL) ||
2575                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2576                         continue;
2577
2578                 if (pdnxt > end_addr)
2579                         pdnxt = end_addr;
2580
2581                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2582                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2583                 while (addr < pdnxt) {
2584                         unsigned ptetemp;
2585                         ptetemp = *src_pte;
2586                         /*
2587                          * we only virtual copy managed pages
2588                          */
2589                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2590                                 /*
2591                                  * We have to check after allocpte for the
2592                                  * pte still being around...  allocpte can
2593                                  * block.
2594                                  */
2595                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2596                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2597                                         /*
2598                                          * Clear the modified and
2599                                          * accessed (referenced) bits
2600                                          * during the copy.
2601                                          */
2602                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2603                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2604                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2605                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2606                                                 dstmpte, m);
2607                                 } else {
2608                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2609                                 }
2610                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2611                                         break;
2612                         }
2613                         addr += PAGE_SIZE;
2614                         src_pte++;
2615                         dst_pte++;
2616                 }
2617         }
2618         crit_exit();
2619         pmap_inval_flush(&info);
2620 }       
2621
2622 /*
2623  *      Routine:        pmap_kernel
2624  *      Function:
2625  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2626  */
2627 pmap_t
2628 pmap_kernel(void)
2629 {
2630         return (kernel_pmap);
2631 }
2632
2633 /*
2634  * pmap_zero_page:
2635  *
2636  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2637  *      contents.
2638  *
2639  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2640  *      required.
2641  */
2642 void
2643 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2644 {
2645         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2646
2647         crit_enter();
2648         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2649                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2650         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2651                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2652         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2653
2654 #if defined(I686_CPU)
2655         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2656                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2657         else
2658 #endif
2659                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2660         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2661         crit_exit();
2662 }
2663
2664 /*
2665  * pmap_page_assertzero:
2666  *
2667  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2668  */
2669 void
2670 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2671 {
2672         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2673         int i;
2674
2675         crit_enter();
2676         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2677                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2678         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2679                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2680         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2681         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2682             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2683                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2684                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2685             }
2686         }
2687         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2688         crit_exit();
2689 }
2690
2691 /*
2692  * pmap_zero_page:
2693  *
2694  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2695  *      its contents with bzero.
2696  *
2697  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2698  */
2699 void
2700 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2701 {
2702         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2703
2704         crit_enter();
2705         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2706                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2707         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2708         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2709
2710 #if defined(I686_CPU)
2711         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2712                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2713         else
2714 #endif
2715                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2716         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2717         crit_exit();
2718 }
2719
2720 /*
2721  * pmap_copy_page:
2722  *
2723  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2724  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2725  *      is required.
2726  */
2727 void
2728 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2729 {
2730         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2731
2732         crit_enter();
2733         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2734                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2735         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2736                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2737
2738         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2739         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2740
2741         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2742         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2743
2744         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2745
2746         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2747         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2748         crit_exit();
2749 }
2750
2751 /*
2752  * pmap_copy_page_frag:
2753  *
2754  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2755  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2756  *      is required.
2757  */
2758 void
2759 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2760 {
2761         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2762
2763         crit_enter();
2764         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2765                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2766         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2767                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2768
2769         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2770         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2771
2772         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2773         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2774
2775         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2776               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2777               bytes);
2778
2779         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2780         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2781         crit_exit();
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2786  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2787  * be changed upwards or downwards in the future; it
2788  * is only necessary that true be returned for a small
2789  * subset of pmaps for proper page aging.
2790  */
2791 boolean_t
2792 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2793 {
2794         pv_entry_t pv;
2795         int loops = 0;
2796
2797         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2798                 return FALSE;
2799
2800         crit_enter();
2801
2802         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2803                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2804                         crit_exit();
2805                         return TRUE;
2806                 }
2807                 loops++;
2808                 if (loops >= 16)
2809                         break;
2810         }
2811         crit_exit();
2812         return (FALSE);
2813 }
2814
2815 /*
2816  * Remove all pages from specified address space
2817  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2818  * is special cased for current process only, but
2819  * can have the more generic (and slightly slower)
2820  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2821  * in the case of running down an entire address space.
2822  */
2823 void
2824 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2825 {
2826         unsigned *pte, tpte;
2827         pv_entry_t pv, npv;
2828         vm_page_t m;
2829         pmap_inval_info info;
2830         int iscurrentpmap;
2831
2832         if (curproc && pmap == vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))
2833                 iscurrentpmap = 1;
2834         else
2835                 iscurrentpmap = 0;
2836
2837         pmap_inval_init(&info);
2838         crit_enter();
2839         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2840
2841                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2842                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2843                         continue;
2844                 }
2845
2846                 if (iscurrentpmap)
2847                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2848                 else
2849                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2850                 if (pmap->pm_active)
2851                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2852                 tpte = *pte;
2853
2854                 /*
2855                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2856                  * at this time
2857                  */
2858                 if (tpte & PG_W) {
2859                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2860                         continue;
2861                 }
2862                 *pte = 0;
2863
2864                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2865
2866                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2867                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2868
2869                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2870
2871                 /*
2872                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2873                  */
2874                 if (tpte & PG_M) {
2875                         vm_page_dirty(m);
2876                 }
2877
2878
2879                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2880                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2881
2882                 m->md.pv_list_count--;
2883                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2884                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2885                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2886                 }
2887
2888                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2889                 free_pv_entry(pv);
2890         }
2891         pmap_inval_flush(&info);
2892         crit_exit();
2893 }
2894
2895 /*
2896  * pmap_testbit tests bits in pte's
2897  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2898  * and a lot of things compile-time evaluate.
2899  */
2900 static boolean_t
2901 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2902 {
2903         pv_entry_t pv;
2904         unsigned *pte;
2905
2906         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2907                 return FALSE;
2908
2909         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2910                 return FALSE;
2911
2912         crit_enter();
2913
2914         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2915                 /*
2916                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2917                  * mark clean_map and ptes as never
2918                  * modified.
2919                  */
2920                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2921                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2922                                 continue;
2923                 }
2924
2925 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2926                 if (!pv->pv_pmap) {
2927                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2928                         continue;
2929                 }
2930 #endif
2931                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2932                 if (*pte & bit) {
2933                         crit_exit();
2934                         return TRUE;
2935                 }
2936         }
2937         crit_exit();
2938         return (FALSE);
2939 }
2940
2941 /*
2942  * this routine is used to modify bits in ptes
2943  */
2944 static __inline void
2945 pmap_changebit(vm_page_t m, int bit, boolean_t setem)
2946 {
2947         struct pmap_inval_info info;
2948         pv_entry_t pv;
2949         unsigned *pte;
2950
2951         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2952                 return;
2953
2954         pmap_inval_init(&info);
2955         crit_enter();
2956
2957         /*
2958          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2959          * setting RO do we need to clear the VAC?
2960          */
2961         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2962                 /*
2963                  * don't write protect pager mappings
2964                  */
2965                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2966                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2967                                 continue;
2968                 }
2969
2970 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2971                 if (!pv->pv_pmap) {
2972                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2973                         continue;
2974                 }
2975 #endif
2976
2977                 /*
2978                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2979                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2980                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2981                  */
2982                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2983                 if (bit == PG_RW)
2984                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2985
2986                 if (setem) {
2987 #ifdef SMP
2988                         atomic_set_int(pte, bit);
2989 #else
2990                         atomic_set_int_nonlocked(pte, bit);
2991 #endif
2992                 } else {
2993                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2994                         if (pbits & bit) {
2995                                 if (bit == PG_RW) {
2996                                         if (pbits & PG_M) {
2997                                                 vm_page_dirty(m);
2998                                         }
2999 #ifdef SMP
3000                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3001 #else
3002                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_M|PG_RW);
3003 #endif
3004                                 } else {
3005 #ifdef SMP
3006                                         atomic_clear_int(pte, bit);
3007 #else
3008                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, bit);
3009 #endif
3010                                 }
3011                         }
3012                 }
3013         }
3014         pmap_inval_flush(&info);
3015         crit_exit();
3016 }
3017
3018 /*
3019  *      pmap_page_protect:
3020  *
3021  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3022  */
3023 void
3024 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3025 {
3026         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3027                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3028                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
3029                 } else {
3030                         pmap_remove_all(m);
3031                 }
3032         }
3033 }
3034
3035 vm_paddr_t
3036 pmap_phys_address(int ppn)
3037 {
3038         return (i386_ptob(ppn));
3039 }
3040
3041 /*
3042  *      pmap_ts_referenced:
3043  *
3044  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3045  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3046  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3047  *      reference bits set.
3048  *
3049  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3050  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3051  *      optimal aging of shared pages.
3052  */
3053 int
3054 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3055 {
3056         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3057         unsigned *pte;
3058         int rtval = 0;
3059
3060         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3061                 return (rtval);
3062
3063         crit_enter();
3064
3065         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3066
3067                 pvf = pv;
3068
3069                 do {
3070                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3071
3072                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3073
3074                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3075
3076                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3077                                 continue;
3078
3079                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3080
3081                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3082 #ifdef SMP
3083                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3084 #else
3085                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3086 #endif
3087                                 rtval++;
3088                                 if (rtval > 4) {
3089                                         break;
3090                                 }
3091                         }
3092                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3093         }
3094         crit_exit();
3095
3096         return (rtval);
3097 }
3098
3099 /*
3100  *      pmap_is_modified:
3101  *
3102  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3103  *      in any physical maps.
3104  */
3105 boolean_t
3106 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3107 {
3108         return pmap_testbit(m, PG_M);
3109 }
3110
3111 /*
3112  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3113  */
3114 void
3115 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3116 {
3117         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3118 }
3119
3120 /*
3121  *      pmap_clear_reference:
3122  *
3123  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3124  */
3125 void
3126 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3127 {
3128         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3129 }
3130
3131 /*
3132  * Miscellaneous support routines follow
3133  */
3134
3135 static void
3136 i386_protection_init(void)
3137 {
3138         int *kp, prot;
3139
3140         kp = protection_codes;
3141         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3142                 switch (prot) {
3143                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3144                         /*
3145                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3146                          * so just make it readable.
3147                          */
3148                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3149                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3150                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3151                         *kp++ = 0;
3152                         break;
3153                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3154                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3155                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3156                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3157                         *kp++ = PG_RW;
3158                         break;
3159                 }
3160         }
3161 }
3162
3163 /*
3164  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3165  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3166  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3167  * NOT real memory.
3168  *
3169  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3170  * a time.
3171  */
3172 void *
3173 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3174 {
3175         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3176         unsigned *pte;
3177
3178         offset = pa & PAGE_MASK;
3179         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3180
3181         va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3182         if (!va)
3183                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3184
3185         pa = pa & PG_FRAME;
3186         for (tmpva = va; size > 0;) {
3187                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3188                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3189                 size -= PAGE_SIZE;
3190                 tmpva += PAGE_SIZE;
3191                 pa += PAGE_SIZE;
3192         }
3193         cpu_invltlb();
3194         smp_invltlb();
3195
3196         return ((void *)(va + offset));
3197 }
3198
3199 void
3200 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3201 {
3202         vm_offset_t base, offset;
3203
3204         base = va & PG_FRAME;
3205         offset = va & PAGE_MASK;
3206         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3207         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3208         kmem_free(kernel_map, base, size);
3209 }
3210
3211 /*
3212  * perform the pmap work for mincore
3213  */
3214 int
3215 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3216 {
3217         unsigned *ptep, pte;
3218         vm_page_t m;
3219         int val = 0;
3220         
3221         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3222         if (ptep == 0) {
3223                 return 0;
3224         }
3225
3226         if ((pte = *ptep) != 0) {
3227                 vm_offset_t pa;
3228
3229                 val = MINCORE_INCORE;
3230                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3231                         return val;
3232
3233                 pa = pte & PG_FRAME;
3234
3235                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3236
3237                 /*
3238                  * Modified by us
3239                  */
3240                 if (pte & PG_M)
3241                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3242                 /*
3243                  * Modified by someone
3244                  */
3245                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3246                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3247                 /*
3248                  * Referenced by us
3249                  */
3250                 if (pte & PG_A)
3251                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3252
3253                 /*
3254                  * Referenced by someone
3255                  */
3256                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3257                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3258                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3259                 }
3260         } 
3261         return val;
3262 }
3263
3264 void
3265 pmap_activate(struct proc *p)
3266 {
3267         pmap_t  pmap;
3268
3269         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3270 #if defined(SMP)
3271         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3272 #else
3273         pmap->pm_active |= 1;
3274 #endif
3275 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3276         tlb_flush_count++;
3277 #endif
3278         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3279         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3280 }
3281
3282 void
3283 pmap_deactivate(struct proc *p)
3284 {
3285         pmap_t  pmap;
3286
3287         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3288 #if defined(SMP)
3289         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3290 #else
3291         pmap->pm_active &= ~1;
3292 #endif
3293         /*
3294          * XXX - note we do not adjust %cr3.  The caller is expected to
3295          * activate a new pmap or do a thread-exit.
3296          */
3297 }
3298
3299 vm_offset_t
3300 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3301 {
3302
3303         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3304                 return addr;
3305         }
3306
3307         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3308         return addr;
3309 }
3310
3311
3312 #if defined(DEBUG)
3313
3314 static void     pads (pmap_t pm);
3315 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3316
3317 /* print address space of pmap*/
3318 static void
3319 pads(pmap_t pm)
3320 {
3321         unsigned va, i, j;
3322         unsigned *ptep;
3323
3324         if (pm == kernel_pmap)
3325                 return;
3326         for (i = 0; i < 1024; i++)
3327                 if (pm->pm_pdir[i])
3328                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3329                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3330                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3331                                         continue;
3332                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3333                                         continue;
3334                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3335                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3336                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3337                         };
3338
3339 }
3340
3341 void
3342 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3343 {
3344         pv_entry_t pv;
3345         vm_page_t m;
3346
3347         printf("pa %08llx", (long long)pa);
3348         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3349         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3350 #ifdef used_to_be
3351                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3352                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3353 #endif
3354                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3355                 pads(pv->pv_pmap);
3356         }
3357         printf(" ");
3358 }
3359 #endif