-WARNS6 cleanup (1556 warnings)
[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 1.55 2006/05/25 04:17:07 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(firstaddr, loadaddr)
308         vm_paddr_t firstaddr;
309         vm_paddr_t loadaddr;
310 {
311         vm_offset_t va;
312         pt_entry_t *pte;
313         struct mdglobaldata *gd;
314         int i;
315         int pg;
316
317         avail_start = firstaddr;
318
319         /*
320          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
321          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
322          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
323          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
324          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
325          * in this calculation.
326          */
327         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
328         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
329
330         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
331
332         /*
333          * Initialize protection array.
334          */
335         i386_protection_init();
336
337         /*
338          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
339          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
340          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
341          */
342         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
343
344         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
345         kernel_pmap->pm_count = 1;
346         kernel_pmap->pm_active = (cpumask_t)-1; /* don't allow deactivation */
347         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
348         nkpt = NKPT;
349
350         /*
351          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
352          * mapping of pages.
353          */
354 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
355         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
356
357         va = virtual_avail;
358         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
359
360         /*
361          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
362          */
363         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
364
365         /*
366          * Crashdump maps.
367          */
368         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
369
370         /*
371          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
372          * /dev/mem.
373          */
374         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
375
376         /*
377          * msgbufp is used to map the system message buffer.
378          * XXX msgbufmap is not used.
379          */
380         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
381                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
382
383         virtual_avail = va;
384
385         *(int *) CMAP1 = 0;
386         for (i = 0; i < NKPT; i++)
387                 PTD[i] = 0;
388
389         /*
390          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
391          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
392          * works under UP because self-referential page table mappings
393          */
394 #ifdef SMP
395         pgeflag = 0;
396 #else
397         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
398                 pgeflag = PG_G;
399 #endif
400         
401 /*
402  * Initialize the 4MB page size flag
403  */
404         pseflag = 0;
405 /*
406  * The 4MB page version of the initial
407  * kernel page mapping.
408  */
409         pdir4mb = 0;
410
411 #if !defined(DISABLE_PSE)
412         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
413                 unsigned ptditmp;
414                 /*
415                  * Note that we have enabled PSE mode
416                  */
417                 pseflag = PG_PS;
418                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
419                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
420                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
421                 pdir4mb = ptditmp;
422
423 #ifndef SMP
424                 /*
425                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
426                  * now because the APs will not be able to use it when
427                  * they boot up.
428                  */
429                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
430
431                 /*
432                  * We can do the mapping here for the single processor
433                  * case.  We simply ignore the old page table page from
434                  * now on.
435                  */
436                 /*
437                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
438                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
439                  */
440                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
441                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
442                 cpu_invltlb();
443 #endif
444         }
445 #endif
446 #ifdef SMP
447         if (cpu_apic_address == 0)
448                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
449
450         /* local apic is mapped on last page */
451         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
452             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
453 #endif
454
455         /*
456          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
457          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
458          * portion.
459          */
460         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
461         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
462         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
463         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
464         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
465         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
466         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
467         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
468         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
469         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
470
471         cpu_invltlb();
472 }
473
474 #ifdef SMP
475 /*
476  * Set 4mb pdir for mp startup
477  */
478 void
479 pmap_set_opt(void)
480 {
481         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
482                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
483                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
484                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
485                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
486                         cpu_invltlb();
487                 }
488         }
489 }
490 #endif
491
492 /*
493  *      Initialize the pmap module.
494  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
495  *      system needs to map virtual memory.
496  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
497  *      way, discontiguous physical memory.
498  */
499 void
500 pmap_init(void)
501 {
502         int i;
503         int initial_pvs;
504
505         /*
506          * object for kernel page table pages
507          */
508         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
509
510         /*
511          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
512          * pv_head_table.
513          */
514
515         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
516                 vm_page_t m;
517
518                 m = &vm_page_array[i];
519                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
520                 m->md.pv_list_count = 0;
521         }
522
523         /*
524          * init the pv free list
525          */
526         initial_pvs = vm_page_array_size;
527         if (initial_pvs < MINPV)
528                 initial_pvs = MINPV;
529         pvzone = &pvzone_store;
530         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
531                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
532         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
533             vm_page_array_size);
534
535         /*
536          * Now it is safe to enable pv_table recording.
537          */
538         pmap_initialized = TRUE;
539 }
540
541 /*
542  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
543  * high water mark so that the system can recover from excessive
544  * numbers of pv entries.
545  */
546 void
547 pmap_init2()
548 {
549         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
550
551         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
552         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
553         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
554         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
555         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
556 }
557
558
559 /***************************************************
560  * Low level helper routines.....
561  ***************************************************/
562
563 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
564
565 /*
566  * This code checks for non-writeable/modified pages.
567  * This should be an invalid condition.
568  */
569 static int
570 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
571 {
572         int pte;
573
574         pte = (int) ptea;
575
576         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
577                 return 1;
578         else
579                 return 0;
580 }
581 #endif
582
583
584 /*
585  * this routine defines the region(s) of memory that should
586  * not be tested for the modified bit.
587  */
588 static PMAP_INLINE int
589 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
590 {
591         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
592                 return 1;
593         else
594                 return 0;
595 }
596
597 static unsigned *
598 get_ptbase(pmap_t pmap)
599 {
600         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
601         struct globaldata *gd = mycpu;
602
603         /* are we current address space or kernel? */
604         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
605                 return (unsigned *) PTmap;
606         }
607
608         /* otherwise, we are alternate address space */
609         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 && (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
610
611         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
612                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
613                 /* The page directory is not shared between CPUs */
614                 cpu_invltlb();
615         }
616         return (unsigned *) APTmap;
617 }
618
619 /*
620  * pmap_extract:
621  *
622  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
623  *
624  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
625  *      not kernel_pmap.
626  */
627 vm_paddr_t 
628 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
629 {
630         vm_offset_t rtval;
631         vm_offset_t pdirindex;
632
633         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
634         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
635                 unsigned *pte;
636                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
637                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
638                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
639                         return rtval;
640                 }
641                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
642                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
643                 return rtval;
644         }
645         return 0;
646 }
647
648 /*
649  * Extract user accessible page only, return NULL if the page is not
650  * present or if it's current state is not sufficient.  Caller will
651  * generally call vm_fault() on failure and try again.
652  */
653 vm_page_t
654 pmap_extract_vmpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int prot)
655 {
656         vm_offset_t rtval;
657         vm_offset_t pdirindex;
658
659         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
660         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
661                 unsigned *pte;
662                 vm_page_t m;
663
664                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
665                         if ((rtval & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
666                                 return (NULL);
667                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (rtval & PG_RW) == 0)
668                                 return (NULL);
669                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
670                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
671                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
672                 } else {
673                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
674                         if ((*pte & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
675                                 return (NULL);
676                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (*pte & PG_RW) == 0)
677                                 return (NULL);
678                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
679                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
680                 }
681                 return(m);
682         }
683         return (NULL);
684 }
685
686 /***************************************************
687  * Low level mapping routines.....
688  ***************************************************/
689
690 /*
691  * Routine: pmap_kenter
692  * Function:
693  *      Add a wired page to the KVA
694  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
695  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
696  */
697 void 
698 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
699 {
700         unsigned *pte;
701         unsigned npte;
702         pmap_inval_info info;
703
704         pmap_inval_init(&info);
705         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
706         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
707         pte = (unsigned *)vtopte(va);
708         *pte = npte;
709         pmap_inval_flush(&info);
710 }
711
712 /*
713  * Routine: pmap_kenter_quick
714  * Function:
715  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
716  *      mapping on the current CPU.
717  */
718 void
719 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
720 {
721         unsigned *pte;
722         unsigned npte;
723
724         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
725         pte = (unsigned *)vtopte(va);
726         *pte = npte;
727         cpu_invlpg((void *)va);
728 }
729
730 void
731 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
732 {
733         pmap_inval_info info;
734
735         pmap_inval_init(&info);
736         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
737         pmap_inval_flush(&info);
738 }
739
740 void
741 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
742 {
743         cpu_invlpg((void *)va);
744 }
745
746 /*
747  * remove a page from the kernel pagetables
748  */
749 void
750 pmap_kremove(vm_offset_t va)
751 {
752         unsigned *pte;
753         pmap_inval_info info;
754
755         pmap_inval_init(&info);
756         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
757         pte = (unsigned *)vtopte(va);
758         *pte = 0;
759         pmap_inval_flush(&info);
760 }
761
762 void
763 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
764 {
765         unsigned *pte;
766         pte = (unsigned *)vtopte(va);
767         *pte = 0;
768         cpu_invlpg((void *)va);
769 }
770
771 /*
772  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
773  *      virtual address space.
774  *
775  *      For now, VM is already on, we only need to map the
776  *      specified memory.
777  */
778 vm_offset_t
779 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
780 {
781         while (start < end) {
782                 pmap_kenter(virt, start);
783                 virt += PAGE_SIZE;
784                 start += PAGE_SIZE;
785         }
786         return (virt);
787 }
788
789
790 /*
791  * Add a list of wired pages to the kva
792  * this routine is only used for temporary
793  * kernel mappings that do not need to have
794  * page modification or references recorded.
795  * Note that old mappings are simply written
796  * over.  The page *must* be wired.
797  */
798 void
799 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
800 {
801         vm_offset_t end_va;
802
803         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
804                 
805         while (va < end_va) {
806                 unsigned *pte;
807
808                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
809                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
810                 cpu_invlpg((void *)va);
811                 va += PAGE_SIZE;
812                 m++;
813         }
814 #ifdef SMP
815         smp_invltlb();  /* XXX */
816 #endif
817 }
818
819 void
820 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
821 {
822         vm_offset_t end_va;
823         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
824
825         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
826
827         while (va < end_va) {
828                 unsigned *pte;
829                 unsigned pteval;
830
831                 /*
832                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
833                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
834                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
835                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
836                  * entry is optimal and no invalidation is required.
837                  */
838                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
839                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
840                 if (*pte != pteval) {
841                         *mask = 0;
842                         *pte = pteval;
843                         cpu_invlpg((void *)va);
844                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
845                         cpu_invlpg((void *)va);
846                 }
847                 va += PAGE_SIZE;
848                 m++;
849         }
850         *mask |= cmask;
851 }
852
853 /*
854  * this routine jerks page mappings from the
855  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
856  */
857 void
858 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
859 {
860         vm_offset_t end_va;
861
862         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
863
864         while (va < end_va) {
865                 unsigned *pte;
866
867                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
868                 *pte = 0;
869                 cpu_invlpg((void *)va);
870                 va += PAGE_SIZE;
871         }
872 #ifdef SMP
873         smp_invltlb();
874 #endif
875 }
876
877 /*
878  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
879  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
880  *
881  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
882  * the call should be made with a critical section held so the page's object
883  * association remains valid on return.
884  */
885 static vm_page_t
886 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
887 {
888         vm_page_t m;
889
890 retry:
891         m = vm_page_lookup(object, pindex);
892         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
893                 goto retry;
894         return(m);
895 }
896
897 /*
898  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
899  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
900  */
901 void
902 pmap_init_thread(thread_t td)
903 {
904         /* enforce pcb placement */
905         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
906         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
907         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
908 }
909
910 /*
911  * Create the UPAGES for a new process.
912  * This routine directly affects the fork perf for a process.
913  */
914 void
915 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
916 {
917         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
918         p->p_thread = td;
919         td->td_proc = p;
920         td->td_lwp = &p->p_lwp;
921         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
922 #ifdef SMP
923         KKASSERT(td->td_mpcount == 1);
924 #endif
925         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
926 }
927
928 /*
929  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
930  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
931  */
932 struct thread *
933 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
934 {
935         struct thread *td;
936
937         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
938
939         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
940             p->p_thread = NULL;
941             td->td_proc = NULL;
942         }
943         p->p_addr = NULL;
944         return(td);
945 }
946
947 /***************************************************
948  * Page table page management routines.....
949  ***************************************************/
950
951 /*
952  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
953  * drops to zero, then it decrements the wire count.
954  */
955 static int 
956 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
957 {
958         pmap_inval_flush(info);
959         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
960                 ;
961
962         if (m->hold_count == 0) {
963                 /*
964                  * unmap the page table page
965                  */
966                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
967                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
968                 --pmap->pm_stats.resident_count;
969
970                 if (pmap->pm_ptphint == m)
971                         pmap->pm_ptphint = NULL;
972
973                 /*
974                  * If the page is finally unwired, simply free it.
975                  */
976                 --m->wire_count;
977                 if (m->wire_count == 0) {
978                         vm_page_flash(m);
979                         vm_page_busy(m);
980                         vm_page_free_zero(m);
981                         --vmstats.v_wire_count;
982                 }
983                 return 1;
984         }
985         return 0;
986 }
987
988 static PMAP_INLINE int
989 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
990 {
991         vm_page_unhold(m);
992         if (m->hold_count == 0)
993                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
994         else
995                 return 0;
996 }
997
998 /*
999  * After removing a page table entry, this routine is used to
1000  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1001  */
1002 static int
1003 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1004                 pmap_inval_info_t info)
1005 {
1006         unsigned ptepindex;
1007         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1008                 return 0;
1009
1010         if (mpte == NULL) {
1011                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1012                 if (pmap->pm_ptphint &&
1013                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1014                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1015                 } else {
1016                         pmap_inval_flush(info);
1017                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1018                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1019                 }
1020         }
1021
1022         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1023 }
1024
1025 void
1026 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1027 {
1028         pmap->pm_pdir =
1029                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1030         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1031         pmap->pm_count = 1;
1032         pmap->pm_active = 0;
1033         pmap->pm_ptphint = NULL;
1034         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1035         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1040  * such as one in a vmspace structure.
1041  */
1042 void
1043 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1044 {
1045         vm_page_t ptdpg;
1046
1047         /*
1048          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1049          * page directory table.
1050          */
1051         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1052                 pmap->pm_pdir =
1053                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1054         }
1055
1056         /*
1057          * allocate object for the ptes
1058          */
1059         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1060                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1061
1062         /*
1063          * allocate the page directory page
1064          */
1065         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1066                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1067
1068         ptdpg->wire_count = 1;
1069         ++vmstats.v_wire_count;
1070
1071
1072         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1073         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1074
1075         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1076         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1077                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1078
1079         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1080
1081         /* install self-referential address mapping entry */
1082         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1083                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1084
1085         pmap->pm_count = 1;
1086         pmap->pm_active = 0;
1087         pmap->pm_ptphint = NULL;
1088         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1089         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1094  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1095  * should be called after the vmspace is attached to the process
1096  * but before this pmap is activated.
1097  */
1098 void
1099 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1100 {
1101         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1102         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Attempt to release and free and vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1107  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1108  */
1109 static int
1110 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1111 {
1112         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1113         /*
1114          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1115          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1116          * might as well be placed directly into the zero queue.
1117          */
1118         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1119                 return 0;
1120
1121         vm_page_busy(p);
1122
1123         /*
1124          * Remove the page table page from the processes address space.
1125          */
1126         pde[p->pindex] = 0;
1127         pmap->pm_stats.resident_count--;
1128
1129         if (p->hold_count)  {
1130                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1131         }
1132         /*
1133          * Page directory pages need to have the kernel
1134          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1135          */
1136         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1137                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1138                 pde[MPPTDI] = 0;
1139                 pde[APTDPTDI] = 0;
1140                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1141         }
1142
1143         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1144                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1145
1146         p->wire_count--;
1147         vmstats.v_wire_count--;
1148         vm_page_free_zero(p);
1149         return 1;
1150 }
1151
1152 /*
1153  * this routine is called if the page table page is not
1154  * mapped correctly.
1155  */
1156 static vm_page_t
1157 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1158 {
1159         vm_offset_t pteva, ptepa;
1160         vm_page_t m;
1161
1162         /*
1163          * Find or fabricate a new pagetable page
1164          */
1165         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1166                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1167
1168         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1169                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1170
1171         if (m->wire_count == 0)
1172                 vmstats.v_wire_count++;
1173         m->wire_count++;
1174
1175         /*
1176          * Increment the hold count for the page table page
1177          * (denoting a new mapping.)
1178          */
1179         m->hold_count++;
1180
1181         /*
1182          * Map the pagetable page into the process address space, if
1183          * it isn't already there.
1184          */
1185
1186         pmap->pm_stats.resident_count++;
1187
1188         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1189         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1190                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1191
1192         /*
1193          * Set the page table hint
1194          */
1195         pmap->pm_ptphint = m;
1196
1197         /*
1198          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1199          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1200          */
1201         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1202                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1203                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1204                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1205                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1206                 } else {
1207                         pmap_zero_page(ptepa);
1208                 }
1209         }
1210
1211         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1212         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1213         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1214         vm_page_wakeup(m);
1215
1216         return m;
1217 }
1218
1219 static vm_page_t
1220 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1221 {
1222         unsigned ptepindex;
1223         vm_offset_t ptepa;
1224         vm_page_t m;
1225
1226         /*
1227          * Calculate pagetable page index
1228          */
1229         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1230
1231         /*
1232          * Get the page directory entry
1233          */
1234         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1235
1236         /*
1237          * This supports switching from a 4MB page to a
1238          * normal 4K page.
1239          */
1240         if (ptepa & PG_PS) {
1241                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1242                 ptepa = 0;
1243                 cpu_invltlb();
1244                 smp_invltlb();
1245         }
1246
1247         /*
1248          * If the page table page is mapped, we just increment the
1249          * hold count, and activate it.
1250          */
1251         if (ptepa) {
1252                 /*
1253                  * In order to get the page table page, try the
1254                  * hint first.
1255                  */
1256                 if (pmap->pm_ptphint &&
1257                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1258                         m = pmap->pm_ptphint;
1259                 } else {
1260                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1261                         pmap->pm_ptphint = m;
1262                 }
1263                 m->hold_count++;
1264                 return m;
1265         }
1266         /*
1267          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1268          */
1269         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1270 }
1271
1272
1273 /***************************************************
1274 * Pmap allocation/deallocation routines.
1275  ***************************************************/
1276
1277 /*
1278  * Release any resources held by the given physical map.
1279  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1280  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1281  */
1282 void
1283 pmap_release(struct pmap *pmap)
1284 {
1285         vm_page_t p,n,ptdpg;
1286         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1287         int curgeneration;
1288
1289 #if defined(DIAGNOSTIC)
1290         if (object->ref_count != 1)
1291                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1292 #endif
1293         
1294         ptdpg = NULL;
1295 retry:
1296         crit_enter();
1297         curgeneration = object->generation;
1298         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1299                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1300                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1301                         ptdpg = p;
1302                         continue;
1303                 }
1304                 if (!pmap_release_free_page(pmap, p)) {
1305                         crit_exit();
1306                         goto retry;
1307                 }
1308                 if (object->generation != curgeneration) {
1309                         crit_exit();
1310                         goto retry;
1311                 }
1312         }
1313         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg)) {
1314                 crit_exit();
1315                 goto retry;
1316         }
1317         crit_exit();
1318 }
1319 \f
1320 static int
1321 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1322 {
1323         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1324
1325         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1326 }
1327 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1328     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1329
1330 static int
1331 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1332 {
1333         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1334
1335         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1336 }
1337 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1338     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1339
1340 /*
1341  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1342  */
1343 struct pmap_growkernel_info {
1344         pd_entry_t newpdir;
1345 };
1346
1347 static int pmap_growkernel_callback(struct proc *p, void *data);
1348
1349 void
1350 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1351 {
1352         struct pmap_growkernel_info info;
1353         vm_offset_t ptppaddr;
1354         vm_page_t nkpg;
1355         pd_entry_t newpdir;
1356
1357         crit_enter();
1358         if (kernel_vm_end == 0) {
1359                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1360                 nkpt = 0;
1361                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1362                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1363                         nkpt++;
1364                 }
1365         }
1366         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1367         while (kernel_vm_end < addr) {
1368                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1369                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1370                         continue;
1371                 }
1372
1373                 /*
1374                  * This index is bogus, but out of the way
1375                  */
1376                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, 
1377                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1378                 if (nkpg == NULL)
1379                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1380
1381                 vm_page_wire(nkpg);
1382                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1383                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1384                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1385                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1386                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1387                 nkpt++;
1388
1389                 /*
1390                  * vm_fork and friends copy nkpt page table pages to the high
1391                  * side of a new process's pmap.  This occurs after the 
1392                  * process has been added to allproc, so scanning the proc
1393                  * list afterwords should be sufficient to fixup existing
1394                  * processes.
1395                  */
1396                 info.newpdir = newpdir;
1397                 allproc_scan(pmap_growkernel_callback, &info);
1398                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1399         }
1400         crit_exit();
1401 }
1402
1403 static int
1404 pmap_growkernel_callback(struct proc *p, void *data)
1405 {
1406         struct pmap_growkernel_info *info = data;
1407         struct pmap *pmap;
1408
1409         if (p->p_vmspace) {
1410                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1411                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = info->newpdir;
1412         }
1413         return(0);
1414 }
1415
1416 /*
1417  *      Retire the given physical map from service.
1418  *      Should only be called if the map contains
1419  *      no valid mappings.
1420  */
1421 void
1422 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1423 {
1424         int count;
1425
1426         if (pmap == NULL)
1427                 return;
1428
1429         count = --pmap->pm_count;
1430         if (count == 0) {
1431                 pmap_release(pmap);
1432                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1433         }
1434 }
1435
1436 /*
1437  *      Add a reference to the specified pmap.
1438  */
1439 void
1440 pmap_reference(pmap_t pmap)
1441 {
1442         if (pmap != NULL) {
1443                 pmap->pm_count++;
1444         }
1445 }
1446
1447 /***************************************************
1448 * page management routines.
1449  ***************************************************/
1450
1451 /*
1452  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1453  * called from an interrupt.
1454  */
1455 static PMAP_INLINE void
1456 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1457 {
1458         pv_entry_count--;
1459         zfree(pvzone, pv);
1460 }
1461
1462 /*
1463  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1464  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1465  */
1466 static pv_entry_t
1467 get_pv_entry(void)
1468 {
1469         pv_entry_count++;
1470         if (pv_entry_high_water &&
1471                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1472                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1473                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1474                 wakeup (&vm_pages_needed);
1475         }
1476         return zalloc(pvzone);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * This routine is very drastic, but can save the system
1481  * in a pinch.
1482  */
1483 void
1484 pmap_collect(void)
1485 {
1486         int i;
1487         vm_page_t m;
1488         static int warningdone=0;
1489
1490         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1491                 return;
1492
1493         if (warningdone < 5) {
1494                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1495                 warningdone++;
1496         }
1497
1498         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1499                 m = &vm_page_array[i];
1500                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1501                     (m->flags & PG_BUSY))
1502                         continue;
1503                 pmap_remove_all(m);
1504         }
1505         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1506 }
1507         
1508
1509 /*
1510  * If it is the first entry on the list, it is actually
1511  * in the header and we must copy the following entry up
1512  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1513  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1514  */
1515 static int
1516 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1517                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1518 {
1519         pv_entry_t pv;
1520         int rtval;
1521
1522         crit_enter();
1523         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1524                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1525                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1526                                 break;
1527                 }
1528         } else {
1529                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1530                         if (va == pv->pv_va) 
1531                                 break;
1532                 }
1533         }
1534
1535         rtval = 0;
1536         if (pv) {
1537                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1538                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1539                 m->md.pv_list_count--;
1540                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1541                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1542                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1543                 free_pv_entry(pv);
1544         }
1545         crit_exit();
1546         return rtval;
1547 }
1548
1549 /*
1550  * Create a pv entry for page at pa for
1551  * (pmap, va).
1552  */
1553 static void
1554 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1555 {
1556         pv_entry_t pv;
1557
1558         crit_enter();
1559         pv = get_pv_entry();
1560         pv->pv_va = va;
1561         pv->pv_pmap = pmap;
1562         pv->pv_ptem = mpte;
1563
1564         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1565         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1566         m->md.pv_list_count++;
1567
1568         crit_exit();
1569 }
1570
1571 /*
1572  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1573  */
1574 static int
1575 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1576         pmap_inval_info_t info)
1577 {
1578         unsigned oldpte;
1579         vm_page_t m;
1580
1581         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1582         oldpte = loadandclear(ptq);
1583         if (oldpte & PG_W)
1584                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1585         /*
1586          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1587          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1588          * the SMP case.
1589          */
1590         if (oldpte & PG_G)
1591                 cpu_invlpg((void *)va);
1592         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1593         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1594                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1595                 if (oldpte & PG_M) {
1596 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1597                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1598                                 printf(
1599         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1600                                     va, oldpte);
1601                         }
1602 #endif
1603                         if (pmap_track_modified(va))
1604                                 vm_page_dirty(m);
1605                 }
1606                 if (oldpte & PG_A)
1607                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1608                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1609         } else {
1610                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1611         }
1612
1613         return 0;
1614 }
1615
1616 /*
1617  * pmap_remove_page:
1618  *
1619  *      Remove a single page from a process address space.
1620  *
1621  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1622  *      not kernel_pmap.
1623  */
1624 static void
1625 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1626 {
1627         unsigned *ptq;
1628
1629         /*
1630          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1631          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1632          */
1633         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1634                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1635                 if (*ptq) {
1636                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1637                 }
1638         }
1639 }
1640
1641 /*
1642  * pmap_remove:
1643  *
1644  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1645  *
1646  *      It is assumed that the start and end are properly
1647  *      rounded to the page size.
1648  *
1649  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1650  *      not kernel_pmap.
1651  */
1652 void
1653 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1654 {
1655         unsigned *ptbase;
1656         vm_offset_t pdnxt;
1657         vm_offset_t ptpaddr;
1658         vm_offset_t sindex, eindex;
1659         struct pmap_inval_info info;
1660
1661         if (pmap == NULL)
1662                 return;
1663
1664         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1665                 return;
1666
1667         pmap_inval_init(&info);
1668
1669         /*
1670          * special handling of removing one page.  a very
1671          * common operation and easy to short circuit some
1672          * code.
1673          */
1674         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1675                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1676                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1677                 pmap_inval_flush(&info);
1678                 return;
1679         }
1680
1681         /*
1682          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1683          * worked with.
1684          */
1685         ptbase = get_ptbase(pmap);
1686
1687         sindex = i386_btop(sva);
1688         eindex = i386_btop(eva);
1689
1690         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1691                 unsigned pdirindex;
1692
1693                 /*
1694                  * Calculate index for next page table.
1695                  */
1696                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1697                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1698                         break;
1699
1700                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1701                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1702                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1703                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1704                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1705                         continue;
1706                 }
1707
1708                 /*
1709                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1710                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1711                  */
1712                 if (ptpaddr == 0)
1713                         continue;
1714
1715                 /*
1716                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1717                  * by the current page table page, or to the end of the
1718                  * range being removed.
1719                  */
1720                 if (pdnxt > eindex) {
1721                         pdnxt = eindex;
1722                 }
1723
1724                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1725                         vm_offset_t va;
1726                         if (ptbase[sindex] == 0)
1727                                 continue;
1728                         va = i386_ptob(sindex);
1729                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1730                                 break;
1731                 }
1732         }
1733         pmap_inval_flush(&info);
1734 }
1735
1736 /*
1737  * pmap_remove_all:
1738  *
1739  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1740  *      Reflects back modify bits to the pager.
1741  *
1742  *      This routine may not be called from an interrupt.
1743  */
1744
1745 static void
1746 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1747 {
1748         struct pmap_inval_info info;
1749         unsigned *pte, tpte;
1750         pv_entry_t pv;
1751
1752 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1753         /*
1754          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1755          * pages!
1756          */
1757         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1758                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1759         }
1760 #endif
1761
1762         pmap_inval_init(&info);
1763         crit_enter();
1764         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1765                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1766
1767                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1768                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1769
1770                 tpte = loadandclear(pte);
1771                 if (tpte & PG_W)
1772                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1773
1774                 if (tpte & PG_A)
1775                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1776
1777                 /*
1778                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1779                  */
1780                 if (tpte & PG_M) {
1781 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1782                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1783                                 printf(
1784         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1785                                     pv->pv_va, tpte);
1786                         }
1787 #endif
1788                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1789                                 vm_page_dirty(m);
1790                 }
1791                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1792                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1793                 m->md.pv_list_count--;
1794                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1795                 free_pv_entry(pv);
1796         }
1797
1798         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1799         crit_exit();
1800         pmap_inval_flush(&info);
1801 }
1802
1803 /*
1804  * pmap_protect:
1805  *
1806  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1807  *      as requested.
1808  *
1809  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1810  *      not the kernel_pmap.
1811  */
1812 void
1813 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1814 {
1815         unsigned *ptbase;
1816         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1817         vm_pindex_t sindex, eindex;
1818         pmap_inval_info info;
1819
1820         if (pmap == NULL)
1821                 return;
1822
1823         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1824                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1825                 return;
1826         }
1827
1828         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1829                 return;
1830
1831         pmap_inval_init(&info);
1832
1833         ptbase = get_ptbase(pmap);
1834
1835         sindex = i386_btop(sva);
1836         eindex = i386_btop(eva);
1837
1838         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1839
1840                 unsigned pdirindex;
1841
1842                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1843
1844                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1845                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1846                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1847                         (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1848                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1849                         continue;
1850                 }
1851
1852                 /*
1853                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1854                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1855                  */
1856                 if (ptpaddr == 0)
1857                         continue;
1858
1859                 if (pdnxt > eindex) {
1860                         pdnxt = eindex;
1861                 }
1862
1863                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1864
1865                         unsigned pbits;
1866                         vm_page_t m;
1867
1868                         /* XXX this isn't optimal */
1869                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1870                         pbits = ptbase[sindex];
1871
1872                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1873                                 m = NULL;
1874                                 if (pbits & PG_A) {
1875                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1876                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1877                                         pbits &= ~PG_A;
1878                                 }
1879                                 if (pbits & PG_M) {
1880                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1881                                                 if (m == NULL)
1882                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1883                                                 vm_page_dirty(m);
1884                                                 pbits &= ~PG_M;
1885                                         }
1886                                 }
1887                         }
1888
1889                         pbits &= ~PG_RW;
1890
1891                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1892                                 ptbase[sindex] = pbits;
1893                         }
1894                 }
1895         }
1896         pmap_inval_flush(&info);
1897 }
1898
1899 /*
1900  *      Insert the given physical page (p) at
1901  *      the specified virtual address (v) in the
1902  *      target physical map with the protection requested.
1903  *
1904  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1905  *      that the related pte can not be reclaimed.
1906  *
1907  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1908  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1909  *      insert this page into the given map NOW.
1910  */
1911 void
1912 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1913            boolean_t wired)
1914 {
1915         vm_paddr_t pa;
1916         unsigned *pte;
1917         vm_paddr_t opa;
1918         vm_offset_t origpte, newpte;
1919         vm_page_t mpte;
1920         pmap_inval_info info;
1921
1922         if (pmap == NULL)
1923                 return;
1924
1925         va &= PG_FRAME;
1926 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1927         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1928                 panic("pmap_enter: toobig");
1929         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1930                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1931 #endif
1932
1933         mpte = NULL;
1934         /*
1935          * In the case that a page table page is not
1936          * resident, we are creating it here.
1937          */
1938         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1939                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1940         }
1941
1942         pmap_inval_init(&info);
1943         pte = pmap_pte(pmap, va);
1944
1945         /*
1946          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1947          */
1948         if (pte == NULL) {
1949                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1950                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1951         }
1952
1953         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1954         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1955         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1956         opa = origpte & PG_FRAME;
1957
1958         if (origpte & PG_PS)
1959                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1960
1961         /*
1962          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1963          */
1964         if (origpte && (opa == pa)) {
1965                 /*
1966                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1967                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1968                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1969                  * the PT page will be also.
1970                  */
1971                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1972                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1973                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1974                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1975
1976 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1977                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1978                         printf(
1979         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1980                             va, origpte);
1981                 }
1982 #endif
1983
1984                 /*
1985                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1986                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1987                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1988                  * bits below.
1989                  */
1990                 if (mpte)
1991                         mpte->hold_count--;
1992
1993                 /*
1994                  * We might be turning off write access to the page,
1995                  * so we go ahead and sense modify status.
1996                  */
1997                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1998                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1999                                 vm_page_t om;
2000                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2001                                 vm_page_dirty(om);
2002                         }
2003                         pa |= PG_MANAGED;
2004                 }
2005                 goto validate;
2006         } 
2007         /*
2008          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2009          * handle validating new mapping.
2010          */
2011         if (opa) {
2012                 int err;
2013                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2014                 if (err)
2015                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
2016         }
2017
2018         /*
2019          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2020          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2021          * called at interrupt time.
2022          */
2023         if (pmap_initialized && 
2024             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2025                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2026                 pa |= PG_MANAGED;
2027         }
2028
2029         /*
2030          * Increment counters
2031          */
2032         pmap->pm_stats.resident_count++;
2033         if (wired)
2034                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2035
2036 validate:
2037         /*
2038          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2039          */
2040         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2041
2042         if (wired)
2043                 newpte |= PG_W;
2044         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2045                 newpte |= PG_U;
2046         if (pmap == kernel_pmap)
2047                 newpte |= pgeflag;
2048
2049         /*
2050          * if the mapping or permission bits are different, we need
2051          * to update the pte.
2052          */
2053         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2054                 *pte = newpte | PG_A;
2055         }
2056         pmap_inval_flush(&info);
2057 }
2058
2059 /*
2060  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2061  * 1. Current pmap & pmap exists.
2062  * 2. Not wired.
2063  * 3. Read access.
2064  * 4. No page table pages.
2065  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2066  * 6. Page IS managed.
2067  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2068  */
2069
2070 static vm_page_t
2071 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2072 {
2073         unsigned *pte;
2074         vm_paddr_t pa;
2075         pmap_inval_info info;
2076
2077         pmap_inval_init(&info);
2078
2079         /*
2080          * In the case that a page table page is not
2081          * resident, we are creating it here.
2082          */
2083         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2084                 unsigned ptepindex;
2085                 vm_offset_t ptepa;
2086
2087                 /*
2088                  * Calculate pagetable page index
2089                  */
2090                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2091                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2092                         mpte->hold_count++;
2093                 } else {
2094 retry:
2095                         /*
2096                          * Get the page directory entry
2097                          */
2098                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2099
2100                         /*
2101                          * If the page table page is mapped, we just increment
2102                          * the hold count, and activate it.
2103                          */
2104                         if (ptepa) {
2105                                 if (ptepa & PG_PS)
2106                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2107                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2108                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2109                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2110                                 } else {
2111                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2112                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2113                                 }
2114                                 if (mpte == NULL)
2115                                         goto retry;
2116                                 mpte->hold_count++;
2117                         } else {
2118                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2119                         }
2120                 }
2121         } else {
2122                 mpte = NULL;
2123         }
2124
2125         /*
2126          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2127          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2128          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2129          * But that isn't as quick as vtopte.
2130          */
2131         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2132         if (*pte) {
2133                 if (mpte)
2134                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2135                 return 0;
2136         }
2137
2138         /*
2139          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2140          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2141          * called at interrupt time.
2142          */
2143         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2144                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2145
2146         /*
2147          * Increment counters
2148          */
2149         pmap->pm_stats.resident_count++;
2150
2151         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2152
2153         /*
2154          * Now validate mapping with RO protection
2155          */
2156         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2157                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2158         else
2159                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2160
2161         return mpte;
2162 }
2163
2164 /*
2165  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2166  * to be used for panic dumps.
2167  */
2168 void *
2169 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2170 {
2171         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2172         return ((void *)crashdumpmap);
2173 }
2174
2175 #define MAX_INIT_PT (96)
2176
2177 /*
2178  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2179  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2180  * immediately after an mmap.
2181  */
2182 void
2183 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2184                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2185                     vm_size_t size, int limit)
2186 {
2187         vm_offset_t tmpidx;
2188         int psize;
2189         vm_page_t p, mpte;
2190         int objpgs;
2191
2192         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2193                 return;
2194
2195 #if 0
2196         /* 
2197          * XXX you must be joking, entering PTE's into a user page table
2198          * without any accounting?  This could result in the page table
2199          * being freed while it still contains mappings (free with PG_ZERO
2200          * assumption leading to a non-zero page being marked PG_ZERO).
2201          */
2202         /*
2203          * This code maps large physical mmap regions into the
2204          * processor address space.  Note that some shortcuts
2205          * are taken, but the code works.
2206          */
2207         if (pseflag &&
2208             (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2209             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2210             ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2211                 int i;
2212                 vm_page_t m[1];
2213                 unsigned int ptepindex;
2214                 int npdes;
2215                 vm_offset_t ptepa;
2216
2217                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2218                         return;
2219
2220 retry:
2221                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2222                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2223                         goto retry;
2224
2225                 if (p == NULL) {
2226                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2227                         if (p == NULL)
2228                                 return;
2229                         m[0] = p;
2230
2231                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2232                                 vm_page_free(p);
2233                                 return;
2234                         }
2235
2236                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2237                         vm_page_wakeup(p);
2238                 }
2239
2240                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2241                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2242                         return;
2243                 }
2244
2245                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2246
2247                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2248                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2249                 for (i = 0; i < npdes; i++) {
2250                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2251                             (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2252                         ptepa += NBPDR;
2253                         ptepindex += 1;
2254                 }
2255                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2256                 cpu_invltlb();
2257                 smp_invltlb();
2258                 return;
2259         }
2260 #endif
2261
2262         psize = i386_btop(size);
2263
2264         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2265                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2266                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2267                 return;
2268         }
2269
2270         if (psize + pindex > object->size) {
2271                 if (object->size < pindex)
2272                         return;           
2273                 psize = object->size - pindex;
2274         }
2275
2276
2277         /*
2278          * If we are processing a major portion of the object, then scan the
2279          * entire thing.
2280          *
2281          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2282          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2283          */
2284         crit_enter();
2285         mpte = NULL;
2286         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2287                 objpgs = psize;
2288
2289                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2290                     objpgs > 0 && p != NULL;
2291                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)
2292                 ) {
2293                         tmpidx = p->pindex;
2294                         if (tmpidx < pindex)
2295                                 continue;
2296                         tmpidx -= pindex;
2297                         if (tmpidx >= psize)
2298                                 continue;
2299
2300                         /*
2301                          * don't allow an madvise to blow away our really
2302                          * free pages allocating pv entries.
2303                          */
2304                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2305                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2306                                 break;
2307                         }
2308                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2309                                 (p->busy == 0) &&
2310                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2311                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2312                                         vm_page_deactivate(p);
2313                                 vm_page_busy(p);
2314                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2315                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2316                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2317                                 vm_page_wakeup(p);
2318                         }
2319                         objpgs -= 1;
2320                 }
2321         } else {
2322                 /*
2323                  * else lookup the pages one-by-one.
2324                  */
2325                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2326                         /*
2327                          * don't allow an madvise to blow away our really
2328                          * free pages allocating pv entries.
2329                          */
2330                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2331                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2332                                 break;
2333                         }
2334                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2335                         if (p &&
2336                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2337                                 (p->busy == 0) &&
2338                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2339                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2340                                         vm_page_deactivate(p);
2341                                 vm_page_busy(p);
2342                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2343                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2344                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2345                                 vm_page_wakeup(p);
2346                         }
2347                 }
2348         }
2349         crit_exit();
2350 }
2351
2352 /*
2353  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2354  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2355  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2356  */
2357 #define PFBAK 4
2358 #define PFFOR 4
2359 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2360
2361 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2362         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2363         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2364         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2365         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2366 };
2367
2368 void
2369 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2370 {
2371         int i;
2372         vm_offset_t starta;
2373         vm_offset_t addr;
2374         vm_pindex_t pindex;
2375         vm_page_t m, mpte;
2376         vm_object_t object;
2377
2378         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2379                 return;
2380
2381         object = entry->object.vm_object;
2382
2383         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2384         if (starta < entry->start)
2385                 starta = entry->start;
2386         else if (starta > addra)
2387                 starta = 0;
2388
2389         /*
2390          * critical section protection is required to maintain the 
2391          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2392          * them from their objects.
2393          */
2394         mpte = NULL;
2395         crit_enter();
2396         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2397                 vm_object_t lobject;
2398                 unsigned *pte;
2399
2400                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2401                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2402                         addr = 0;
2403
2404                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2405                         continue;
2406
2407                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL) 
2408                         continue;
2409
2410                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2411                 if (*pte)
2412                         continue;
2413
2414                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2415                 lobject = object;
2416
2417                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2418                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2419                      (lobject->backing_object));
2420                     lobject = lobject->backing_object
2421                 ) {
2422                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2423                                 break;
2424                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2425                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2426                 }
2427
2428                 /*
2429                  * give-up when a page is not in memory
2430                  */
2431                 if (m == NULL)
2432                         break;
2433
2434                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2435                         (m->busy == 0) &&
2436                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2437
2438                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2439                                 vm_page_deactivate(m);
2440                         }
2441                         vm_page_busy(m);
2442                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2443                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2444                         vm_page_wakeup(m);
2445                 }
2446         }
2447         crit_exit();
2448 }
2449
2450 /*
2451  *      Routine:        pmap_change_wiring
2452  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2453  *                      pair.
2454  *      In/out conditions:
2455  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2456  */
2457 void
2458 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2459 {
2460         unsigned *pte;
2461
2462         if (pmap == NULL)
2463                 return;
2464
2465         pte = pmap_pte(pmap, va);
2466
2467         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2468                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2469         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2470                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2471
2472         /*
2473          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2474          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2475          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2476          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2477          * wiring changes.
2478          */
2479 #ifdef SMP
2480         if (wired)
2481                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2482         else
2483                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2484 #else
2485         if (wired)
2486                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2487         else
2488                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2489 #endif
2490 }
2491
2492
2493
2494 /*
2495  *      Copy the range specified by src_addr/len
2496  *      from the source map to the range dst_addr/len
2497  *      in the destination map.
2498  *
2499  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2500  */
2501 void
2502 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2503         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2504 {
2505         pmap_inval_info info;
2506         vm_offset_t addr;
2507         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2508         vm_offset_t pdnxt;
2509         unsigned src_frame, dst_frame;
2510         vm_page_t m;
2511
2512         if (dst_addr != src_addr)
2513                 return;
2514
2515         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2516         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2517                 return;
2518         }
2519
2520         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2521         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2522                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2523                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2524                 cpu_invltlb();
2525         }
2526         pmap_inval_init(&info);
2527         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2528         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2529
2530         /*
2531          * critical section protection is required to maintain the page/object
2532          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2533          * their objects.
2534          */
2535         crit_enter();
2536         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2537                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2538                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2539                 vm_offset_t srcptepaddr;
2540                 unsigned ptepindex;
2541
2542                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2543                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2544
2545                 /*
2546                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2547                  * way below the low water mark of free pages or way
2548                  * above high water mark of used pv entries.
2549                  */
2550                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2551                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2552                         break;
2553                 
2554                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2555                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2556
2557                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2558                 if (srcptepaddr == 0)
2559                         continue;
2560                         
2561                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2562                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2563                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2564                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2565                         }
2566                         continue;
2567                 }
2568
2569                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2570                 if ((srcmpte == NULL) ||
2571                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2572                         continue;
2573
2574                 if (pdnxt > end_addr)
2575                         pdnxt = end_addr;
2576
2577                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2578                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2579                 while (addr < pdnxt) {
2580                         unsigned ptetemp;
2581                         ptetemp = *src_pte;
2582                         /*
2583                          * we only virtual copy managed pages
2584                          */
2585                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2586                                 /*
2587                                  * We have to check after allocpte for the
2588                                  * pte still being around...  allocpte can
2589                                  * block.
2590                                  */
2591                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2592                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2593                                         /*
2594                                          * Clear the modified and
2595                                          * accessed (referenced) bits
2596                                          * during the copy.
2597                                          */
2598                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2599                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2600                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2601                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2602                                                 dstmpte, m);
2603                                 } else {
2604                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2605                                 }
2606                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2607                                         break;
2608                         }
2609                         addr += PAGE_SIZE;
2610                         src_pte++;
2611                         dst_pte++;
2612                 }
2613         }
2614         crit_exit();
2615         pmap_inval_flush(&info);
2616 }       
2617
2618 /*
2619  *      Routine:        pmap_kernel
2620  *      Function:
2621  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2622  */
2623 pmap_t
2624 pmap_kernel(void)
2625 {
2626         return (kernel_pmap);
2627 }
2628
2629 /*
2630  * pmap_zero_page:
2631  *
2632  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2633  *      contents.
2634  *
2635  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2636  *      required.
2637  */
2638 void
2639 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2640 {
2641         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2642
2643         crit_enter();
2644         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2645                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2646         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2647                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2648         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2649
2650 #if defined(I686_CPU)
2651         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2652                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2653         else
2654 #endif
2655                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2656         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2657         crit_exit();
2658 }
2659
2660 /*
2661  * pmap_page_assertzero:
2662  *
2663  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2664  */
2665 void
2666 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2667 {
2668         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2669         int i;
2670
2671         crit_enter();
2672         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2673                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2674         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2675                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2676         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2677         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2678             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2679                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2680                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2681             }
2682         }
2683         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2684         crit_exit();
2685 }
2686
2687 /*
2688  * pmap_zero_page:
2689  *
2690  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2691  *      its contents with bzero.
2692  *
2693  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2694  */
2695 void
2696 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2697 {
2698         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2699
2700         crit_enter();
2701         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2702                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2703         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2704         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2705
2706 #if defined(I686_CPU)
2707         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2708                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2709         else
2710 #endif
2711                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2712         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2713         crit_exit();
2714 }
2715
2716 /*
2717  * pmap_copy_page:
2718  *
2719  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2720  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2721  *      is required.
2722  */
2723 void
2724 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2725 {
2726         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2727
2728         crit_enter();
2729         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2730                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2731         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2732                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2733
2734         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2735         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2736
2737         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2738         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2739
2740         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2741
2742         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2743         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2744         crit_exit();
2745 }
2746
2747 /*
2748  * pmap_copy_page_frag:
2749  *
2750  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2751  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2752  *      is required.
2753  */
2754 void
2755 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2756 {
2757         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2758
2759         crit_enter();
2760         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2761                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2762         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2763                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2764
2765         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2766         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2767
2768         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2769         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2770
2771         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2772               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2773               bytes);
2774
2775         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2776         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2777         crit_exit();
2778 }
2779
2780 /*
2781  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2782  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2783  * be changed upwards or downwards in the future; it
2784  * is only necessary that true be returned for a small
2785  * subset of pmaps for proper page aging.
2786  */
2787 boolean_t
2788 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2789 {
2790         pv_entry_t pv;
2791         int loops = 0;
2792
2793         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2794                 return FALSE;
2795
2796         crit_enter();
2797
2798         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2799                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2800                         crit_exit();
2801                         return TRUE;
2802                 }
2803                 loops++;
2804                 if (loops >= 16)
2805                         break;
2806         }
2807         crit_exit();
2808         return (FALSE);
2809 }
2810
2811 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2812 /*
2813  * Remove all pages from specified address space
2814  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2815  * is special cased for current process only, but
2816  * can have the more generic (and slightly slower)
2817  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2818  * in the case of running down an entire address space.
2819  */
2820 void
2821 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2822 {
2823         unsigned *pte, tpte;
2824         pv_entry_t pv, npv;
2825         vm_page_t m;
2826         pmap_inval_info info;
2827
2828 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2829         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))) {
2830                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2831                 return;
2832         }
2833 #endif
2834
2835         pmap_inval_init(&info);
2836         crit_enter();
2837         for(pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2838                 pv;
2839                 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 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2847                 pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2848 #else
2849                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2850 #endif
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 at this time
2856  */
2857                 if (tpte & PG_W) {
2858                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2859                         continue;
2860                 }
2861                 *pte = 0;
2862
2863                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2864
2865                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2866                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2867
2868                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2869
2870                 /*
2871                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2872                  */
2873                 if (tpte & PG_M) {
2874                         vm_page_dirty(m);
2875                 }
2876
2877
2878                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2879                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2880
2881                 m->md.pv_list_count--;
2882                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2883                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2884                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2885                 }
2886
2887                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2888                 free_pv_entry(pv);
2889         }
2890         pmap_inval_flush(&info);
2891         crit_exit();
2892 }
2893
2894 /*
2895  * pmap_testbit tests bits in pte's
2896  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2897  * and a lot of things compile-time evaluate.
2898  */
2899 static boolean_t
2900 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2901 {
2902         pv_entry_t pv;
2903         unsigned *pte;
2904
2905         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2906                 return FALSE;
2907
2908         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2909                 return FALSE;
2910
2911         crit_enter();
2912
2913         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2914                 /*
2915                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2916                  * mark clean_map and ptes as never
2917                  * modified.
2918                  */
2919                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2920                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2921                                 continue;
2922                 }
2923
2924 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2925                 if (!pv->pv_pmap) {
2926                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2927                         continue;
2928                 }
2929 #endif
2930                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2931                 if (*pte & bit) {
2932                         crit_exit();
2933                         return TRUE;
2934                 }
2935         }
2936         crit_exit();
2937         return (FALSE);
2938 }
2939
2940 /*
2941  * this routine is used to modify bits in ptes
2942  */
2943 static __inline void
2944 pmap_changebit(vm_page_t m, int bit, boolean_t setem)
2945 {
2946         struct pmap_inval_info info;
2947         pv_entry_t pv;
2948         unsigned *pte;
2949
2950         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2951                 return;
2952
2953         pmap_inval_init(&info);
2954         crit_enter();
2955
2956         /*
2957          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2958          * setting RO do we need to clear the VAC?
2959          */
2960         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2961                 /*
2962                  * don't write protect pager mappings
2963                  */
2964                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2965                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2966                                 continue;
2967                 }
2968
2969 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2970                 if (!pv->pv_pmap) {
2971                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2972                         continue;
2973                 }
2974 #endif
2975
2976                 /*
2977                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2978                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2979                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2980                  */
2981                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2982                 if (bit == PG_RW)
2983                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2984
2985                 if (setem) {
2986 #ifdef SMP
2987                         atomic_set_int(pte, bit);
2988 #else
2989                         atomic_set_int_nonlocked(pte, bit);
2990 #endif
2991                 } else {
2992                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2993                         if (pbits & bit) {
2994                                 if (bit == PG_RW) {
2995                                         if (pbits & PG_M) {
2996                                                 vm_page_dirty(m);
2997                                         }
2998 #ifdef SMP
2999                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3000 #else
3001                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_M|PG_RW);
3002 #endif
3003                                 } else {
3004 #ifdef SMP
3005                                         atomic_clear_int(pte, bit);
3006 #else
3007                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, bit);
3008 #endif
3009                                 }
3010                         }
3011                 }
3012         }
3013         pmap_inval_flush(&info);
3014         crit_exit();
3015 }
3016
3017 /*
3018  *      pmap_page_protect:
3019  *
3020  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3021  */
3022 void
3023 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3024 {
3025         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3026                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3027                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
3028                 } else {
3029                         pmap_remove_all(m);
3030                 }
3031         }
3032 }
3033
3034 vm_paddr_t
3035 pmap_phys_address(int ppn)
3036 {
3037         return (i386_ptob(ppn));
3038 }
3039
3040 /*
3041  *      pmap_ts_referenced:
3042  *
3043  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3044  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3045  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3046  *      reference bits set.
3047  *
3048  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3049  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3050  *      optimal aging of shared pages.
3051  */
3052 int
3053 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3054 {
3055         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3056         unsigned *pte;
3057         int rtval = 0;
3058
3059         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3060                 return (rtval);
3061
3062         crit_enter();
3063
3064         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3065
3066                 pvf = pv;
3067
3068                 do {
3069                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3070
3071                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3072
3073                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3074
3075                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3076                                 continue;
3077
3078                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3079
3080                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3081 #ifdef SMP
3082                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3083 #else
3084                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3085 #endif
3086                                 rtval++;
3087                                 if (rtval > 4) {
3088                                         break;
3089                                 }
3090                         }
3091                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3092         }
3093         crit_exit();
3094
3095         return (rtval);
3096 }
3097
3098 /*
3099  *      pmap_is_modified:
3100  *
3101  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3102  *      in any physical maps.
3103  */
3104 boolean_t
3105 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3106 {
3107         return pmap_testbit(m, PG_M);
3108 }
3109
3110 /*
3111  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3112  */
3113 void
3114 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3115 {
3116         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3117 }
3118
3119 /*
3120  *      pmap_clear_reference:
3121  *
3122  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3123  */
3124 void
3125 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3126 {
3127         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3128 }
3129
3130 /*
3131  * Miscellaneous support routines follow
3132  */
3133
3134 static void
3135 i386_protection_init(void)
3136 {
3137         int *kp, prot;
3138
3139         kp = protection_codes;
3140         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3141                 switch (prot) {
3142                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3143                         /*
3144                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3145                          * so just make it readable.
3146                          */
3147                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3148                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3149                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3150                         *kp++ = 0;
3151                         break;
3152                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3153                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3154                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3155                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3156                         *kp++ = PG_RW;
3157                         break;
3158                 }
3159         }
3160 }
3161
3162 /*
3163  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3164  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3165  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3166  * NOT real memory.
3167  *
3168  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3169  * a time.
3170  */
3171 void *
3172 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3173 {
3174         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3175         unsigned *pte;
3176
3177         offset = pa & PAGE_MASK;
3178         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3179
3180         va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3181         if (!va)
3182                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3183
3184         pa = pa & PG_FRAME;
3185         for (tmpva = va; size > 0;) {
3186                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3187                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3188                 size -= PAGE_SIZE;
3189                 tmpva += PAGE_SIZE;
3190                 pa += PAGE_SIZE;
3191         }
3192         cpu_invltlb();
3193         smp_invltlb();
3194
3195         return ((void *)(va + offset));
3196 }
3197
3198 void
3199 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3200 {
3201         vm_offset_t base, offset;
3202
3203         base = va & PG_FRAME;
3204         offset = va & PAGE_MASK;
3205         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3206         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3207         kmem_free(kernel_map, base, size);
3208 }
3209
3210 /*
3211  * perform the pmap work for mincore
3212  */
3213 int
3214 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3215 {
3216         unsigned *ptep, pte;
3217         vm_page_t m;
3218         int val = 0;
3219         
3220         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3221         if (ptep == 0) {
3222                 return 0;
3223         }
3224
3225         if ((pte = *ptep) != 0) {
3226                 vm_offset_t pa;
3227
3228                 val = MINCORE_INCORE;
3229                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3230                         return val;
3231
3232                 pa = pte & PG_FRAME;
3233
3234                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3235
3236                 /*
3237                  * Modified by us
3238                  */
3239                 if (pte & PG_M)
3240                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3241                 /*
3242                  * Modified by someone
3243                  */
3244                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3245                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3246                 /*
3247                  * Referenced by us
3248                  */
3249                 if (pte & PG_A)
3250                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3251
3252                 /*
3253                  * Referenced by someone
3254                  */
3255                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3256                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3257                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3258                 }
3259         } 
3260         return val;
3261 }
3262
3263 void
3264 pmap_activate(struct proc *p)
3265 {
3266         pmap_t  pmap;
3267
3268         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3269 #if defined(SMP)
3270         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3271 #else
3272         pmap->pm_active |= 1;
3273 #endif
3274 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3275         tlb_flush_count++;
3276 #endif
3277         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3278         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3279 }
3280
3281 vm_offset_t
3282 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3283 {
3284
3285         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3286                 return addr;
3287         }
3288
3289         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3290         return addr;
3291 }
3292
3293
3294 #if defined(DEBUG)
3295
3296 static void     pads (pmap_t pm);
3297 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3298
3299 /* print address space of pmap*/
3300 static void
3301 pads(pmap_t pm)
3302 {
3303         unsigned va, i, j;
3304         unsigned *ptep;
3305
3306         if (pm == kernel_pmap)
3307                 return;
3308         for (i = 0; i < 1024; i++)
3309                 if (pm->pm_pdir[i])
3310                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3311                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3312                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3313                                         continue;
3314                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3315                                         continue;
3316                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3317                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3318                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3319                         };
3320
3321 }
3322
3323 void
3324 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3325 {
3326         pv_entry_t pv;
3327         vm_page_t m;
3328
3329         printf("pa %08llx", (long long)pa);
3330         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3331         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3332 #ifdef used_to_be
3333                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3334                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3335 #endif
3336                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3337                 pads(pv->pv_pmap);
3338         }
3339         printf(" ");
3340 }
3341 #endif