5a8af470744cf0a0ff3ebbb445d9ac1c72a874f2
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
45  */
46
47 /*
48  * Manages physical address maps.
49  *
50  * In most cases we hold page table pages busy in order to manipulate them.
51  */
52 /*
53  * PMAP_DEBUG - see platform/pc32/include/pmap.h
54  */
55
56 #include "opt_disable_pse.h"
57 #include "opt_pmap.h"
58 #include "opt_msgbuf.h"
59
60 #include <sys/param.h>
61 #include <sys/systm.h>
62 #include <sys/kernel.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/msgbuf.h>
65 #include <sys/vmmeter.h>
66 #include <sys/mman.h>
67 #include <sys/thread.h>
68
69 #include <vm/vm.h>
70 #include <vm/vm_param.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_page.h>
75 #include <vm/vm_map.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_pageout.h>
79 #include <vm/vm_pager.h>
80 #include <vm/vm_zone.h>
81
82 #include <sys/user.h>
83 #include <sys/thread2.h>
84 #include <sys/sysref2.h>
85 #include <sys/spinlock2.h>
86 #include <vm/vm_page2.h>
87
88 #include <machine/cputypes.h>
89 #include <machine/md_var.h>
90 #include <machine/specialreg.h>
91 #include <machine/smp.h>
92 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
93 #include <machine/globaldata.h>
94 #include <machine/pmap.h>
95 #include <machine/pmap_inval.h>
96
97 #define PMAP_KEEP_PDIRS
98 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
99 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
100 #define PMAP_PVLIMIT     1400000        /* i386 kvm problems */
101 #endif
102
103 #if defined(DIAGNOSTIC)
104 #define PMAP_DIAGNOSTIC
105 #endif
106
107 #define MINPV 2048
108
109 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
110 #define PMAP_INLINE __inline
111 #else
112 #define PMAP_INLINE
113 #endif
114
115 /*
116  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
117  */
118 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
119 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
120
121 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
122 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
123 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
124 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
125 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
126
127 /*
128  * Given a map and a machine independent protection code,
129  * convert to a vax protection code.
130  */
131 #define pte_prot(m, p)          \
132         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
133 static int protection_codes[8];
134
135 struct pmap kernel_pmap;
136 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
137
138 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
139 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
140 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
141 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
142 vm_offset_t virtual2_start;
143 vm_offset_t virtual2_end;
144 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
145 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
146 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
147 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
148 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
149 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
150
151 static vm_object_t kptobj;
152
153 static int nkpt;
154 vm_offset_t kernel_vm_end;
155
156 /*
157  * Data for the pv entry allocation mechanism
158  */
159 static vm_zone_t pvzone;
160 static struct vm_zone pvzone_store;
161 static struct vm_object pvzone_obj;
162 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
163 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
164 static struct pv_entry *pvinit;
165
166 /*
167  * Considering all the issues I'm having with pmap caching, if breakage
168  * continues to occur, and for debugging, I've added a sysctl that will
169  * just do an unconditional invltlb.
170  */
171 static int dreadful_invltlb;
172
173 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, dreadful_invltlb,
174            CTLFLAG_RW, &dreadful_invltlb, 0, "Debugging sysctl to force invltlb on pmap operations");
175
176 /*
177  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
178  */
179 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
180 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
181 static pt_entry_t *msgbufmap;
182 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
183
184 /*
185  * Crashdump maps.
186  */
187 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
188 static caddr_t crashdumpmap;
189
190 extern pt_entry_t *SMPpt;
191
192 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
193 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
194 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
195 static void     i386_protection_init (void);
196 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
197
198 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
199 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
200                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
201 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
202                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
203 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
204                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
205 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
206 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
207                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
208
209 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
210
211 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
212 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
213 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
214 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
215 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
216 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
217
218 static unsigned pdir4mb;
219
220 /*
221  * Move the kernel virtual free pointer to the next
222  * 4MB.  This is used to help improve performance
223  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
224  * (.text, .data, .bss)
225  */
226 static
227 vm_offset_t
228 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
229 {
230         vm_offset_t newaddr = addr;
231 #ifndef DISABLE_PSE
232         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
233                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
234         }
235 #endif
236         return newaddr;
237 }
238
239 /*
240  * This function returns a pointer to the pte entry in the pmap and has
241  * the side effect of potentially retaining a cached mapping of the pmap.
242  *
243  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
244  * until the caller blocks or releases the token.
245  */
246 static
247 unsigned *
248 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
249 {
250         unsigned *pdeaddr;
251
252         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
253         if (pmap) {
254                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
255                 if (*pdeaddr & PG_PS)
256                         return pdeaddr;
257                 if (*pdeaddr)
258                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
259         }
260         return (0);
261 }
262
263 /*
264  * pmap_pte using the kernel_pmap
265  *
266  * Used for debugging, no requirements.
267  */
268 unsigned *
269 pmap_kernel_pte(vm_offset_t va)
270 {
271         unsigned *pdeaddr;
272
273         pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(&kernel_pmap, va);
274         if (*pdeaddr & PG_PS)
275                 return pdeaddr;
276         if (*pdeaddr)
277                 return (unsigned *)vtopte(va);
278         return(0);
279 }
280
281 /*
282  * pmap_pte_quick:
283  *
284  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
285  * This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
286  * the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
287  * to do an entire invltlb when checking a single mapping.
288  *
289  * Should only be called while in a critical section.
290  *
291  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
292  * until the caller blocks or releases the token.
293  */
294 static
295 unsigned *
296 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
297 {
298         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
299         unsigned pde, newpf;
300
301         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
302         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
303                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
304                 unsigned index = i386_btop(va);
305                 /* are we current address space or kernel? */
306                 if ((pmap == &kernel_pmap) ||
307                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
308                         return (unsigned *) PTmap + index;
309                 }
310                 newpf = pde & PG_FRAME;
311                 if (((*(unsigned *)gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
312                         *(unsigned *)gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
313                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
314                 }
315                 return gd->gd_PADDR1 + (index & (NPTEPG - 1));
316         }
317         return (0);
318 }
319
320
321 /*
322  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
323  *
324  * On the i386 this is called after mapping has already been enabled
325  * and just syncs the pmap module with what has already been done.
326  * [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
327  * mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
328  * from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
329  * (physical) address starting relative to 0]
330  */
331 void
332 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
333 {
334         vm_offset_t va;
335         pt_entry_t *pte;
336         struct mdglobaldata *gd;
337         int i;
338         int pg;
339
340         KvaStart = (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0);
341         KvaSize = (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0) - KvaStart;
342         KvaEnd  = KvaStart + KvaSize;
343
344         avail_start = firstaddr;
345
346         /*
347          * XXX The calculation of virtual_start is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE
348          * too large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
349          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
350          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
351          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
352          * in this calculation.
353          */
354         virtual_start = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
355         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
356         virtual_end = VADDR(KPTDI+NKPDE-1, NPTEPG-1);
357
358         /*
359          * Initialize protection array.
360          */
361         i386_protection_init();
362
363         /*
364          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
365          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
366          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
367          *
368          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
369          * for mmu pages.
370          */
371         kernel_pmap.pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
372         kernel_pmap.pm_count = 1;
373         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
374         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
375         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
376         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
377         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
378         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
379         nkpt = NKPT;
380
381         /*
382          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
383          * mapping of pages.
384          */
385 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
386         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
387
388         va = virtual_start;
389         pte = (pt_entry_t *) pmap_kernel_pte(va);
390
391         /*
392          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
393          */
394         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
395
396         /*
397          * Crashdump maps.
398          */
399         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
400
401         /*
402          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
403          * /dev/mem.
404          */
405         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
406
407         /*
408          * msgbufp is used to map the system message buffer.
409          * XXX msgbufmap is not used.
410          */
411         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
412                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
413
414         virtual_start = va;
415
416         *(int *) CMAP1 = 0;
417         for (i = 0; i < NKPT; i++)
418                 PTD[i] = 0;
419
420         /*
421          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
422          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
423          * works under UP because self-referential page table mappings
424          */
425 #ifdef SMP
426         pgeflag = 0;
427 #else
428         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
429                 pgeflag = PG_G;
430 #endif
431         
432 /*
433  * Initialize the 4MB page size flag
434  */
435         pseflag = 0;
436 /*
437  * The 4MB page version of the initial
438  * kernel page mapping.
439  */
440         pdir4mb = 0;
441
442 #if !defined(DISABLE_PSE)
443         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
444                 unsigned ptditmp;
445                 /*
446                  * Note that we have enabled PSE mode
447                  */
448                 pseflag = PG_PS;
449                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
450                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
451                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
452                 pdir4mb = ptditmp;
453
454 #ifndef SMP
455                 /*
456                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
457                  * now because the APs will not be able to use it when
458                  * they boot up.
459                  */
460                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
461
462                 /*
463                  * We can do the mapping here for the single processor
464                  * case.  We simply ignore the old page table page from
465                  * now on.
466                  */
467                 /*
468                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
469                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
470                  */
471                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
472                 kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
473                 cpu_invltlb();
474 #endif
475         }
476 #endif
477
478         /*
479          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
480          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
481          * portion.
482          */
483         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
484         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
485         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
486         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
487         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
488         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
489         gd->gd_GDMAP1 = &PTD[APTDPTDI];
490         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
491         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
492         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
493         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
494         gd->gd_GDADDR1= (unsigned *)VADDR(APTDPTDI, 0);
495
496         cpu_invltlb();
497 }
498
499 #ifdef SMP
500 /*
501  * Set 4mb pdir for mp startup
502  */
503 void
504 pmap_set_opt(void)
505 {
506         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
507                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
508                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
509                         kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] =
510                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
511                         cpu_invltlb();
512                 }
513         }
514 }
515 #endif
516
517 /*
518  * Initialize the pmap module, called by vm_init()
519  *
520  * Called from the low level boot code only.
521  */
522 void
523 pmap_init(void)
524 {
525         int i;
526         int initial_pvs;
527
528         /*
529          * object for kernel page table pages
530          */
531         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
532
533         /*
534          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
535          * pv_head_table.
536          */
537
538         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
539                 vm_page_t m;
540
541                 m = &vm_page_array[i];
542                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
543                 m->md.pv_list_count = 0;
544         }
545
546         /*
547          * init the pv free list
548          */
549         initial_pvs = vm_page_array_size;
550         if (initial_pvs < MINPV)
551                 initial_pvs = MINPV;
552         pvzone = &pvzone_store;
553         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
554                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
555         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
556                   pvinit, initial_pvs);
557
558         /*
559          * Now it is safe to enable pv_table recording.
560          */
561         pmap_initialized = TRUE;
562 }
563
564 /*
565  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
566  * high water mark so that the system can recover from excessive
567  * numbers of pv entries.
568  *
569  * Called from the low level boot code only.
570  */
571 void
572 pmap_init2(void)
573 {
574         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
575         int entry_max;
576
577         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
578         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
579
580 #ifdef PMAP_PVLIMIT
581         /*
582          * Horrible hack for systems with a lot of memory running i386.
583          * the calculated pv_entry_max can wind up eating a ton of KVM
584          * so put a cap on the number of entries if the user did not
585          * change any of the values.   This saves about 44MB of KVM on
586          * boxes with 3+GB of ram.
587          *
588          * On the flip side, this makes it more likely that some setups
589          * will run out of pv entries.  Those sysads will have to bump
590          * the limit up with vm.pamp.pv_entries or vm.pmap.shpgperproc.
591          */
592         if (shpgperproc == PMAP_SHPGPERPROC) {
593                 if (pv_entry_max > PMAP_PVLIMIT)
594                         pv_entry_max = PMAP_PVLIMIT;
595         }
596 #endif
597         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
598         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
599
600         /*
601          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
602          */
603         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
604         if (entry_max <= 0)
605                 entry_max = 1;
606
607         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
608 }
609
610
611 /***************************************************
612  * Low level helper routines.....
613  ***************************************************/
614
615 #ifdef PMAP_DEBUG
616
617 static void
618 test_m_maps_pv(vm_page_t m, pv_entry_t pv)
619 {
620         pv_entry_t spv;
621
622         crit_enter();
623 #ifdef PMAP_DEBUG
624         KKASSERT(pv->pv_m == m);
625 #endif
626         TAILQ_FOREACH(spv, &m->md.pv_list, pv_list) {
627                 if (pv == spv) {
628                         crit_exit();
629                         return;
630                 }
631         }
632         crit_exit();
633         panic("test_m_maps_pv: failed m %p pv %p", m, pv);
634 }
635
636 static void
637 ptbase_assert(struct pmap *pmap)
638 {
639         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
640
641         /* are we current address space or kernel? */
642         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned)PTDpde) & PG_FRAME))
643                 return;
644         KKASSERT(frame == (*mdcpu->gd_GDMAP1 & PG_FRAME));
645 }
646
647 #else
648
649 #define test_m_maps_pv(m, pv)
650 #define ptbase_assert(pmap)
651
652 #endif
653
654 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
655
656 /*
657  * This code checks for non-writeable/modified pages.
658  * This should be an invalid condition.
659  */
660 static int
661 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
662 {
663         int pte;
664
665         pte = (int) ptea;
666
667         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
668                 return 1;
669         else
670                 return 0;
671 }
672 #endif
673
674
675 /*
676  * This routine defines the region(s) of memory that should not be tested
677  * for the modified bit.
678  *
679  * No requirements.
680  */
681 static PMAP_INLINE int
682 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
683 {
684         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
685                 return 1;
686         else
687                 return 0;
688 }
689
690 /*
691  * Retrieve the mapped page table base for a particular pmap.  Use our self
692  * mapping for the kernel_pmap or our current pmap.
693  *
694  * For foreign pmaps we use the per-cpu page table map.  Since this involves
695  * installing a ptd it's actually (per-process x per-cpu).  However, we
696  * still cannot depend on our mapping to survive thread switches because
697  * the process might be threaded and switching to another thread for the
698  * same process on the same cpu will allow that other thread to make its
699  * own mapping.
700  *
701  * This could be a bit confusing but the jist is for something like the
702  * vkernel which uses foreign pmaps all the time this represents a pretty
703  * good cache that avoids unnecessary invltlb()s.
704  *
705  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
706  * until the caller blocks or releases the token.
707  */
708 static unsigned *
709 get_ptbase(pmap_t pmap)
710 {
711         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
712         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
713
714         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
715
716         /*
717          * We can use PTmap if the pmap is our current address space or
718          * the kernel address space.
719          */
720         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
721                 return (unsigned *) PTmap;
722         }
723
724         /*
725          * Otherwise we use the per-cpu alternative page table map.  Each
726          * cpu gets its own map.  Because of this we cannot use this map
727          * from interrupts or threads which can preempt.
728          *
729          * Even if we already have the map cached we may still have to
730          * invalidate the TLB if another cpu modified a PDE in the map.
731          */
732         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
733                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
734
735         if ((*gd->gd_GDMAP1 & PG_FRAME) != frame) {
736                 *gd->gd_GDMAP1 = frame | PG_RW | PG_V;
737                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
738                 cpu_invltlb();
739         } else if ((pmap->pm_cached & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
740                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
741                 cpu_invltlb();
742         } else if (dreadful_invltlb) {
743                 cpu_invltlb();
744         }
745         return ((unsigned *)gd->gd_GDADDR1);
746 }
747
748 /*
749  * pmap_extract:
750  *
751  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
752  *
753  * The caller may hold vm_token if it desires non-blocking operation.
754  */
755 vm_paddr_t 
756 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
757 {
758         vm_offset_t rtval;
759         vm_offset_t pdirindex;
760
761         lwkt_gettoken(&vm_token);
762         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
763         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
764                 unsigned *pte;
765                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
766                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
767                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
768                 } else {
769                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
770                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
771                 }
772         } else {
773                 rtval = 0;
774         }
775         lwkt_reltoken(&vm_token);
776         return rtval;
777 }
778
779 /***************************************************
780  * Low level mapping routines.....
781  ***************************************************/
782
783 /*
784  * Map a wired VM page to a KVA, fully SMP synchronized.
785  *
786  * No requirements, non blocking.
787  */
788 void 
789 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
790 {
791         unsigned *pte;
792         unsigned npte;
793         pmap_inval_info info;
794
795         pmap_inval_init(&info);
796         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
797         pte = (unsigned *)vtopte(va);
798         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
799         *pte = npte;
800         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
801         pmap_inval_done(&info);
802 }
803
804 /*
805  * Map a wired VM page to a KVA, synchronized on current cpu only.
806  *
807  * No requirements, non blocking.
808  */
809 void
810 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
811 {
812         unsigned *pte;
813         unsigned npte;
814
815         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
816         pte = (unsigned *)vtopte(va);
817         *pte = npte;
818         cpu_invlpg((void *)va);
819 }
820
821 /*
822  * Synchronize a previously entered VA on all cpus.
823  *
824  * No requirements, non blocking.
825  */
826 void
827 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
828 {
829         pmap_inval_info info;
830
831         pmap_inval_init(&info);
832         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
833         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
834         pmap_inval_done(&info);
835 }
836
837 /*
838  * Synchronize a previously entered VA on the current cpu only.
839  *
840  * No requirements, non blocking.
841  */
842 void
843 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
844 {
845         cpu_invlpg((void *)va);
846 }
847
848 /*
849  * Remove a page from the kernel pagetables, fully SMP synchronized.
850  *
851  * No requirements, non blocking.
852  */
853 void
854 pmap_kremove(vm_offset_t va)
855 {
856         unsigned *pte;
857         pmap_inval_info info;
858
859         pmap_inval_init(&info);
860         pte = (unsigned *)vtopte(va);
861         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
862         *pte = 0;
863         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
864         pmap_inval_done(&info);
865 }
866
867 /*
868  * Remove a page from the kernel pagetables, synchronized on current cpu only.
869  *
870  * No requirements, non blocking.
871  */
872 void
873 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
874 {
875         unsigned *pte;
876         pte = (unsigned *)vtopte(va);
877         *pte = 0;
878         cpu_invlpg((void *)va);
879 }
880
881 /*
882  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
883  * synchronized on the current cpu only.
884  *
885  * No requirements, non blocking.
886  */
887 void
888 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
889 {
890         atomic_set_int(vtopte(va), PG_RW);
891         cpu_invlpg((void *)va);
892 }
893
894 /*
895  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
896  * synchronized on the current cpu only.
897  *
898  * No requirements, non blocking.
899  */
900 void
901 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
902 {
903         atomic_set_int(vtopte(va), PG_N);
904         cpu_invlpg((void *)va);
905 }
906
907 /*
908  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
909  *
910  * No requirements, non blocking.
911  */
912 vm_offset_t
913 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
914 {
915         vm_offset_t     sva, virt;
916
917         sva = virt = *virtp;
918         while (start < end) {
919                 pmap_kenter(virt, start);
920                 virt += PAGE_SIZE;
921                 start += PAGE_SIZE;
922         }
923         *virtp = virt;
924         return (sva);
925 }
926
927 /*
928  * Add a list of wired pages to the kva, fully SMP synchronized.
929  *
930  * No requirements, non blocking.
931  */
932 void
933 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
934 {
935         vm_offset_t end_va;
936
937         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
938                 
939         while (va < end_va) {
940                 unsigned *pte;
941
942                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
943                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
944                 cpu_invlpg((void *)va);
945                 va += PAGE_SIZE;
946                 m++;
947         }
948 #ifdef SMP
949         smp_invltlb();  /* XXX */
950 #endif
951 }
952
953 /*
954  * Remove pages from KVA, fully SMP synchronized.
955  *
956  * No requirements, non blocking.
957  */
958 void
959 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
960 {
961         vm_offset_t end_va;
962
963         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
964
965         while (va < end_va) {
966                 unsigned *pte;
967
968                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
969                 *pte = 0;
970                 cpu_invlpg((void *)va);
971                 va += PAGE_SIZE;
972         }
973 #ifdef SMP
974         smp_invltlb();
975 #endif
976 }
977
978 /*
979  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
980  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
981  *
982  * The caller must hold the object.
983  */
984 static vm_page_t
985 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
986 {
987         vm_page_t m;
988
989         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
990         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
991
992         return(m);
993 }
994
995 /*
996  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
997  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
998  */
999 void
1000 pmap_init_thread(thread_t td)
1001 {
1002         /* enforce pcb placement */
1003         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1004         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1005         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1010  */
1011 void
1012 pmap_init_proc(struct proc *p)
1013 {
1014 }
1015
1016 /***************************************************
1017  * Page table page management routines.....
1018  ***************************************************/
1019
1020 /*
1021  * This routine unwires page table pages, removing and freeing the page
1022  * tale page when the wire count drops to 0.
1023  *
1024  * The caller must hold vm_token.
1025  * This function can block.
1026  */
1027 static int 
1028 _pmap_unwire_pte(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1029 {
1030         /* 
1031          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1032          * any active flushes if we block.
1033          */
1034         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
1035         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1036                 ("_pmap_unwire_pte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1037
1038         if (m->wire_count == 1) {
1039                 /*
1040                  * Unmap the page table page.
1041                  *
1042                  * NOTE: We must clear pm_cached for all cpus, including
1043                  *       the current one, when clearing a page directory
1044                  *       entry.
1045                  */
1046                 pmap_inval_interlock(info, pmap, -1);
1047                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1048                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1049                 pmap->pm_cached = 0;
1050                 pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1051
1052                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1053                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1054
1055                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1056                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1057
1058                 /*
1059                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1060                  * after we decrement wire_count.
1061                  * 
1062                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1063                  * multiple wire counts.
1064                  */
1065                 vm_page_unwire(m, 0);
1066                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1067                 vm_page_flash(m);
1068                 vm_page_free_zero(m);
1069                 return 1;
1070         } else {
1071                 KKASSERT(m->wire_count > 1);
1072                 if (vm_page_unwire_quick(m))
1073                         panic("pmap_unwire_pte: Insufficient wire_count");
1074                 vm_page_wakeup(m);
1075                 return 0;
1076         }
1077 }
1078
1079 /*
1080  * The caller must hold vm_token.
1081  *
1082  * This function can block.
1083  *
1084  * This function can race the wire_count 2->1 case because the page
1085  * is not busied during the unwire_quick operation.  An eventual
1086  * pmap_release() will catch the case.
1087  */
1088 static PMAP_INLINE int
1089 pmap_unwire_pte(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1090 {
1091         KKASSERT(m->wire_count > 0);
1092         if (m->wire_count > 1) {
1093                 if (vm_page_unwire_quick(m))
1094                         panic("pmap_unwire_pte: Insufficient wire_count");
1095                 return 0;
1096         } else {
1097                 return _pmap_unwire_pte(pmap, m, info);
1098         }
1099 }
1100
1101 /*
1102  * After removing a (user) page table entry, this routine is used to
1103  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1104  *
1105  * The caller must hold vm_token.
1106  * This function can block regardless.
1107  */
1108 static int
1109 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1110               pmap_inval_info_t info)
1111 {
1112         unsigned ptepindex;
1113
1114         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1115
1116         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1117                 return 0;
1118
1119         if (mpte == NULL) {
1120                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1121                 if (pmap->pm_ptphint &&
1122                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1123                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1124                 } else {
1125                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1126                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1127                         vm_page_wakeup(mpte);
1128                 }
1129         }
1130
1131         return pmap_unwire_pte(pmap, mpte, info);
1132 }
1133
1134 /*
1135  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1136  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1137  *
1138  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1139  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1140  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1141  *
1142  * No requirements.
1143  */
1144 void
1145 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1146 {
1147         pmap->pm_pdir =
1148                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1149         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1150         pmap->pm_count = 1;
1151         pmap->pm_active = 0;
1152         pmap->pm_cached = 0;
1153         pmap->pm_ptphint = NULL;
1154         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1155         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1156         spin_init(&pmap->pm_spin);
1157         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1158         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1159 }
1160
1161 /*
1162  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1163  * such as one in a vmspace structure.
1164  *
1165  * No requirements.
1166  */
1167 void
1168 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1169 {
1170         vm_page_t ptdpg;
1171
1172         /*
1173          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1174          * page directory table.
1175          */
1176         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1177                 pmap->pm_pdir =
1178                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1179         }
1180
1181         /*
1182          * Allocate an object for the ptes
1183          */
1184         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1185                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1186
1187         /*
1188          * Allocate the page directory page, unless we already have
1189          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1190          * already be set appropriately.
1191          */
1192         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1193                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1194                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1195                                      VM_ALLOC_ZERO);
1196                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1197                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1198                 vm_page_wire(ptdpg);
1199                 KKASSERT(ptdpg->valid == VM_PAGE_BITS_ALL);
1200                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1201                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1202         }
1203         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1204
1205         /* install self-referential address mapping entry */
1206         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1207                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1208
1209         pmap->pm_count = 1;
1210         pmap->pm_active = 0;
1211         pmap->pm_cached = 0;
1212         pmap->pm_ptphint = NULL;
1213         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1214         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1215         spin_init(&pmap->pm_spin);
1216         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1217         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1218         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1219 }
1220
1221 /*
1222  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1223  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1224  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1225  * of cleanup work to do here.
1226  *
1227  * No requirements.
1228  */
1229 void
1230 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1231 {
1232         vm_page_t p;
1233
1234         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1235         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1236                 KKASSERT(pmap->pm_pdir != NULL);
1237                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1238                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1239                 vm_page_unwire(p, 0);
1240                 vm_page_free_zero(p);
1241                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1242         }
1243         if (pmap->pm_pdir) {
1244                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1245                 pmap->pm_pdir = NULL;
1246         }
1247         if (pmap->pm_pteobj) {
1248                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1249                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1250         }
1251 }
1252
1253 /*
1254  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1255  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1256  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1257  * then copies the template.
1258  *
1259  * No requirements.
1260  */
1261 void
1262 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1263 {
1264         /*
1265          * XXX copies current process, does not fill in MPPTDI
1266          */
1267         spin_lock(&pmap_spin);
1268         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1269         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1270         spin_unlock(&pmap_spin);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1275  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1276  *
1277  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1278  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1279  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1280  *
1281  * The caller must hold vm_token.
1282  * This function can block regardless.
1283  */
1284 static int
1285 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1286 {
1287         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1288
1289         /*
1290          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1291          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1292          * might as well be placed directly into the zero queue.
1293          */
1294         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1295                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1296                 return 0;
1297         }
1298
1299         /*
1300          * Remove the page table page from the processes address space.
1301          */
1302         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1303         KKASSERT(pde[p->pindex]);
1304         pde[p->pindex] = 0;
1305         --pmap->pm_stats.resident_count;
1306         pmap->pm_cached = 0;
1307
1308         if (p->wire_count != 1)  {
1309                 panic("pmap_release: freeing wired page table page");
1310         }
1311         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1312                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1313
1314         /*
1315          * We leave the page directory page cached, wired, and mapped in
1316          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1317          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1318          *
1319          * The pmap has already been removed from the pmap_list in the
1320          * PTDPTDI case.
1321          */
1322         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1323                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1324                 bzero(pde + MPPTDI, (NPDEPG - MPPTDI) * PTESIZE);
1325                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1326                 vm_page_wakeup(p);
1327         } else {
1328                 /*
1329                  * This case can occur if a pmap_unwire_pte() loses a race
1330                  * while the page is unbusied.
1331                  */
1332                 /*panic("pmap_release: page should already be gone %p", p);*/
1333                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED);
1334                 vm_page_unwire(p, 0);
1335                 vm_page_free_zero(p);
1336         }
1337         return 1;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * This routine is called if the page table page is not mapped correctly.
1342  *
1343  * The caller must hold vm_token.
1344  */
1345 static vm_page_t
1346 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1347 {
1348         vm_offset_t ptepa;
1349         vm_page_t m;
1350
1351         /*
1352          * Find or fabricate a new pagetable page.  Setting VM_ALLOC_ZERO
1353          * will zero any new page and mark it valid.
1354          */
1355         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1356                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1357
1358         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1359                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1360
1361         /*
1362          * Increment the wire count for the page we will be returning to
1363          * the caller.
1364          */
1365         vm_page_wire(m);
1366
1367         /*
1368          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1369          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1370          * return the wired page.
1371          */
1372         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1373                 KKASSERT((ptepa & PG_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1374                 vm_page_wakeup(m);
1375                 return(m);
1376         }
1377
1378         /*
1379          * Map the pagetable page into the process address space, if
1380          * it isn't already there.
1381          *
1382          * NOTE: For safety clear pm_cached for all cpus including the
1383          *       current one when adding a PDE to the map.
1384          */
1385         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1386
1387         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1388         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1389                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1390         pmap->pm_cached = 0;
1391
1392         /*
1393          * Set the page table hint
1394          */
1395         pmap->pm_ptphint = m;
1396         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1397         vm_page_wakeup(m);
1398
1399         return m;
1400 }
1401
1402 /*
1403  * Allocate a page table entry for a va.
1404  *
1405  * The caller must hold vm_token.
1406  */
1407 static vm_page_t
1408 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1409 {
1410         unsigned ptepindex;
1411         vm_offset_t ptepa;
1412         vm_page_t m;
1413
1414         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1415
1416         /*
1417          * Calculate pagetable page index
1418          */
1419         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1420
1421         /*
1422          * Get the page directory entry
1423          */
1424         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1425
1426         /*
1427          * This supports switching from a 4MB page to a
1428          * normal 4K page.
1429          */
1430         if (ptepa & PG_PS) {
1431                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1432                 ptepa = 0;
1433                 smp_invltlb();
1434                 cpu_invltlb();
1435         }
1436
1437         /*
1438          * If the page table page is mapped, we just increment the
1439          * wire count, and activate it.
1440          */
1441         if (ptepa) {
1442                 /*
1443                  * In order to get the page table page, try the
1444                  * hint first.
1445                  */
1446                 if (pmap->pm_ptphint &&
1447                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1448                         m = pmap->pm_ptphint;
1449                 } else {
1450                         m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1451                         pmap->pm_ptphint = m;
1452                         vm_page_wakeup(m);
1453                 }
1454                 vm_page_wire_quick(m);
1455                 return m;
1456         }
1457         /*
1458          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1459          */
1460         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1461 }
1462
1463
1464 /***************************************************
1465  * Pmap allocation/deallocation routines.
1466  ***************************************************/
1467
1468 /*
1469  * Release any resources held by the given physical map.
1470  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1471  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1472  *
1473  * Caller must hold pmap->pm_token
1474  */
1475 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1476
1477 void
1478 pmap_release(struct pmap *pmap)
1479 {
1480         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1481         struct rb_vm_page_scan_info info;
1482
1483         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1484                 ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1485 #if defined(DIAGNOSTIC)
1486         if (object->ref_count != 1)
1487                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1488 #endif
1489         
1490         info.pmap = pmap;
1491         info.object = object;
1492
1493         spin_lock(&pmap_spin);
1494         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1495         spin_unlock(&pmap_spin);
1496
1497         vm_object_hold(object);
1498         do {
1499                 info.error = 0;
1500                 info.mpte = NULL;
1501                 info.limit = object->generation;
1502
1503                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1504                                         pmap_release_callback, &info);
1505                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1506                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1507                                 info.error = 1;
1508                 }
1509         } while (info.error);
1510         vm_object_drop(object);
1511
1512         pmap->pm_cached = 0;
1513 }
1514
1515 /*
1516  * The caller must hold vm_token.
1517  */
1518 static int
1519 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1520 {
1521         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1522
1523         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1524                 info->mpte = p;
1525                 return(0);
1526         }
1527         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1528                 info->error = 1;
1529                 return(-1);
1530         }
1531         if (info->object->generation != info->limit) {
1532                 info->error = 1;
1533                 return(-1);
1534         }
1535         return(0);
1536 }
1537
1538 /*
1539  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1540  *
1541  * No requirements.
1542  */
1543 void
1544 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1545 {
1546         vm_offset_t addr = kend;
1547         struct pmap *pmap;
1548         vm_offset_t ptppaddr;
1549         vm_page_t nkpg;
1550         pd_entry_t newpdir;
1551
1552         vm_object_hold(kptobj);
1553         if (kernel_vm_end == 0) {
1554                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1555                 nkpt = 0;
1556                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1557                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1558                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1559                         nkpt++;
1560                 }
1561         }
1562         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1563         while (kernel_vm_end < addr) {
1564                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1565                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1566                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1567                         continue;
1568                 }
1569
1570                 /*
1571                  * This index is bogus, but out of the way
1572                  */
1573                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, VM_ALLOC_NORMAL |
1574                                                    VM_ALLOC_SYSTEM |
1575                                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
1576                 if (nkpg == NULL)
1577                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1578
1579                 vm_page_wire(nkpg);
1580                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1581                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1582                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1583                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1584                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1585                 nkpt++;
1586
1587                 /*
1588                  * This update must be interlocked with pmap_pinit2.
1589                  */
1590                 spin_lock(&pmap_spin);
1591                 TAILQ_FOREACH(pmap, &pmap_list, pm_pmnode) {
1592                         *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1593                 }
1594                 spin_unlock(&pmap_spin);
1595                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1596                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1597         }
1598         vm_object_drop(kptobj);
1599 }
1600
1601 /*
1602  * Retire the given physical map from service.
1603  *
1604  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1605  *
1606  * No requirements.
1607  */
1608 void
1609 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1610 {
1611         if (pmap == NULL)
1612                 return;
1613
1614         lwkt_gettoken(&vm_token);
1615         if (--pmap->pm_count == 0) {
1616                 pmap_release(pmap);
1617                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1618         }
1619         lwkt_reltoken(&vm_token);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Add a reference to the specified pmap.
1624  *
1625  * No requirements.
1626  */
1627 void
1628 pmap_reference(pmap_t pmap)
1629 {
1630         if (pmap) {
1631                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1632                 ++pmap->pm_count;
1633                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1634         }
1635 }
1636
1637 /***************************************************
1638  * page management routines.
1639  ***************************************************/
1640
1641 /*
1642  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1643  * called from an interrupt.
1644  *
1645  * The caller must hold vm_token.
1646  */
1647 static PMAP_INLINE void
1648 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1649 {
1650 #ifdef PMAP_DEBUG
1651         KKASSERT(pv->pv_m != NULL);
1652         pv->pv_m = NULL;
1653 #endif
1654         pv_entry_count--;
1655         zfree(pvzone, pv);
1656 }
1657
1658 /*
1659  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1660  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1661  *
1662  * The caller must hold vm_token.
1663  */
1664 static pv_entry_t
1665 get_pv_entry(void)
1666 {
1667         pv_entry_count++;
1668         if (pv_entry_high_water &&
1669             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1670             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1671                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1672                 wakeup (&vm_pages_needed);
1673         }
1674         return zalloc(pvzone);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * This routine is very drastic, but can save the system
1679  * in a pinch.
1680  *
1681  * No requirements.
1682  */
1683 void
1684 pmap_collect(void)
1685 {
1686         int i;
1687         vm_page_t m;
1688         static int warningdone=0;
1689
1690         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1691                 return;
1692         lwkt_gettoken(&vm_token);
1693         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1694
1695         if (warningdone < 5) {
1696                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
1697                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1698                 warningdone++;
1699         }
1700
1701         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1702                 m = &vm_page_array[i];
1703                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1704                         continue;
1705                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1706                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1707                                 pmap_remove_all(m);
1708                         }
1709                         vm_page_wakeup(m);
1710                 }
1711         }
1712         lwkt_reltoken(&vm_token);
1713 }
1714         
1715
1716 /*
1717  * If it is the first entry on the list, it is actually
1718  * in the header and we must copy the following entry up
1719  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1720  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1721  *
1722  * The caller must hold vm_token.
1723  */
1724 static int
1725 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1726                   vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1727 {
1728         pv_entry_t pv;
1729         int rtval;
1730
1731         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
1732         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1733                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1734                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1735                                 break;
1736                 }
1737         } else {
1738                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1739 #ifdef PMAP_DEBUG
1740                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
1741 #endif
1742                         if (va == pv->pv_va)
1743                                 break;
1744                 }
1745         }
1746         KKASSERT(pv);
1747
1748         rtval = 0;
1749         test_m_maps_pv(m, pv);
1750         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1751         m->md.pv_list_count--;
1752         if (m->object)
1753                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1754         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1755                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1756         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1757         ++pmap->pm_generation;
1758         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1759         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1760         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1761         free_pv_entry(pv);
1762
1763         return rtval;
1764 }
1765
1766 /*
1767  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).
1768  *
1769  * The caller must hold vm_token.
1770  */
1771 static void
1772 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1773 {
1774         pv_entry_t pv;
1775
1776         pv = get_pv_entry();
1777 #ifdef PMAP_DEBUG
1778         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
1779         pv->pv_m = m;
1780 #endif
1781         pv->pv_va = va;
1782         pv->pv_pmap = pmap;
1783         pv->pv_ptem = mpte;
1784
1785         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1786         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1787         ++pmap->pm_generation;
1788         m->md.pv_list_count++;
1789         if (m->object)
1790                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1791 }
1792
1793 /*
1794  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process.
1795  *
1796  * The caller must hold vm_token.
1797  *
1798  * WARNING! As with most other pmap functions this one can block, so
1799  *          callers using temporary page table mappings must reload
1800  *          them.
1801  */
1802 static int
1803 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1804                 pmap_inval_info_t info)
1805 {
1806         unsigned oldpte;
1807         vm_page_t m;
1808
1809         ptbase_assert(pmap);
1810         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
1811         ptbase_assert(pmap);
1812         oldpte = loadandclear(ptq);
1813         if (oldpte & PG_W)
1814                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1815         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1816         KKASSERT(oldpte & PG_V);
1817         /*
1818          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1819          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1820          * the SMP case.
1821          */
1822         if (oldpte & PG_G)
1823                 cpu_invlpg((void *)va);
1824         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1825         --pmap->pm_stats.resident_count;
1826         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1827                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1828                 if (oldpte & PG_M) {
1829 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1830                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1831                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1832                                         "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
1833                                         (void *)va, (long)oldpte);
1834                         }
1835 #endif
1836                         if (pmap_track_modified(va))
1837                                 vm_page_dirty(m);
1838                 }
1839                 if (oldpte & PG_A)
1840                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1841                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1842         } else {
1843                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1844         }
1845
1846         return 0;
1847 }
1848
1849 /*
1850  * Remove a single page from a process address space.
1851  *
1852  * The caller must hold vm_token.
1853  */
1854 static void
1855 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1856 {
1857         unsigned *ptq;
1858
1859         /*
1860          * If there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1861          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1862          */
1863         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1864                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1865                 if (*ptq) {
1866                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1867                         /* ptq invalid */
1868                 }
1869         }
1870 }
1871
1872 /*
1873  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1874  *
1875  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page
1876  * size.
1877  *
1878  * No requirements.
1879  */
1880 void
1881 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1882 {
1883         unsigned *ptbase;
1884         vm_offset_t pdnxt;
1885         vm_offset_t ptpaddr;
1886         vm_offset_t sindex, eindex;
1887         struct pmap_inval_info info;
1888
1889         if (pmap == NULL)
1890                 return;
1891
1892         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1893         lwkt_gettoken(&vm_token);
1894         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1895                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1896                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1897                 return;
1898         }
1899
1900         pmap_inval_init(&info);
1901
1902         /*
1903          * special handling of removing one page.  a very
1904          * common operation and easy to short circuit some
1905          * code.
1906          */
1907         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1908                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1909                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1910                 pmap_inval_done(&info);
1911                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1912                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1913                 return;
1914         }
1915
1916         /*
1917          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1918          * worked with.
1919          */
1920         sindex = i386_btop(sva);
1921         eindex = i386_btop(eva);
1922
1923         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1924                 unsigned pdirindex;
1925
1926                 /*
1927                  * Calculate index for next page table.
1928                  */
1929                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1930                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1931                         break;
1932
1933                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1934                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1935                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
1936                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1937                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1938                         pmap->pm_cached = 0;
1939                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1940                         continue;
1941                 }
1942
1943                 /*
1944                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1945                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1946                  */
1947                 if (ptpaddr == 0)
1948                         continue;
1949
1950                 /*
1951                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1952                  * by the current page table page, or to the end of the
1953                  * range being removed.
1954                  */
1955                 if (pdnxt > eindex) {
1956                         pdnxt = eindex;
1957                 }
1958
1959                 /*
1960                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block and wipe the temporary
1961                  *       ptbase.
1962                  */
1963                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1964                         vm_offset_t va;
1965
1966                         ptbase = get_ptbase(pmap);
1967                         if (ptbase[sindex] == 0)
1968                                 continue;
1969                         va = i386_ptob(sindex);
1970                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1971                                 break;
1972                 }
1973         }
1974         pmap_inval_done(&info);
1975         lwkt_reltoken(&vm_token);
1976         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1981  * Reflects back modify bits to the pager.
1982  *
1983  * No requirements.
1984  */
1985 static void
1986 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1987 {
1988         struct pmap_inval_info info;
1989         unsigned *pte, tpte;
1990         pv_entry_t pv;
1991
1992         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
1993                 return;
1994
1995         pmap_inval_init(&info);
1996         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1997                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1998                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1999
2000                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2001                 pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2002                 tpte = loadandclear(pte);
2003                 if (tpte & PG_W)
2004                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2005                 pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
2006                 if (tpte & PG_A)
2007                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2008 #ifdef PMAP_DEBUG
2009                 KKASSERT(PHYS_TO_VM_PAGE(tpte) == m);
2010 #endif
2011
2012                 /*
2013                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2014                  */
2015                 if (tpte & PG_M) {
2016 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2017                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
2018                                 kprintf("pmap_remove_all: modified page "
2019                                         "not writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2020                                         (void *)pv->pv_va, (long)tpte);
2021                         }
2022 #endif
2023                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2024                                 vm_page_dirty(m);
2025                 }
2026 #ifdef PMAP_DEBUG
2027                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
2028 #endif
2029                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2030                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2031                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2032                 m->md.pv_list_count--;
2033                 if (m->object)
2034                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2035                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2036                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2037                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2038                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2039                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2040                 free_pv_entry(pv);
2041         }
2042         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2043         pmap_inval_done(&info);
2044 }
2045
2046 /*
2047  * Set the physical protection on the specified range of this map
2048  * as requested.
2049  *
2050  * No requirements.
2051  */
2052 void
2053 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2054 {
2055         unsigned *ptbase;
2056         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
2057         vm_pindex_t sindex, eindex;
2058         pmap_inval_info info;
2059
2060         if (pmap == NULL)
2061                 return;
2062
2063         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2064                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2065                 return;
2066         }
2067
2068         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2069                 return;
2070
2071         lwkt_gettoken(&vm_token);
2072         pmap_inval_init(&info);
2073
2074         ptbase = get_ptbase(pmap);
2075
2076         sindex = i386_btop(sva);
2077         eindex = i386_btop(eva);
2078
2079         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
2080                 unsigned pdirindex;
2081
2082                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
2083
2084                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
2085                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
2086                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2087                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2088                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2089                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2090                         continue;
2091                 }
2092
2093                 /*
2094                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2095                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2096                  */
2097                 if (ptpaddr == 0)
2098                         continue;
2099
2100                 if (pdnxt > eindex) {
2101                         pdnxt = eindex;
2102                 }
2103
2104                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
2105                         unsigned pbits;
2106                         unsigned cbits;
2107                         vm_page_t m;
2108
2109                         /*
2110                          * XXX non-optimal.
2111                          */
2112                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
2113 again:
2114                         pbits = ptbase[sindex];
2115                         cbits = pbits;
2116
2117                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2118                                 m = NULL;
2119                                 if (pbits & PG_A) {
2120                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2121                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2122                                         cbits &= ~PG_A;
2123                                 }
2124                                 if (pbits & PG_M) {
2125                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
2126                                                 if (m == NULL)
2127                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2128                                                 vm_page_dirty(m);
2129                                                 cbits &= ~PG_M;
2130                                         }
2131                                 }
2132                         }
2133                         cbits &= ~PG_RW;
2134                         if (pbits != cbits &&
2135                             !atomic_cmpset_int(ptbase + sindex, pbits, cbits)) {
2136                                 goto again;
2137                         }
2138                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2139                 }
2140         }
2141         pmap_inval_done(&info);
2142         lwkt_reltoken(&vm_token);
2143 }
2144
2145 /*
2146  * Insert the given physical page (p) at the specified virtual address (v)
2147  * in the target physical map with the protection requested.
2148  *
2149  * If specified, the page will be wired down, meaning that the related pte
2150  * cannot be reclaimed.
2151  *
2152  * No requirements.
2153  */
2154 void
2155 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2156            boolean_t wired)
2157 {
2158         vm_paddr_t pa;
2159         unsigned *pte;
2160         vm_paddr_t opa;
2161         vm_offset_t origpte, newpte;
2162         vm_page_t mpte;
2163         pmap_inval_info info;
2164
2165         if (pmap == NULL)
2166                 return;
2167
2168         va &= PG_FRAME;
2169 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2170         if (va >= KvaEnd)
2171                 panic("pmap_enter: toobig");
2172         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS)) {
2173                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page "
2174                       "table pages (va: %p)", (void *)va);
2175         }
2176 #endif
2177         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2178                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2179                 print_backtrace(-1);
2180         }
2181         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2182                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2183                 print_backtrace(-1);
2184         }
2185
2186         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2187         lwkt_gettoken(&vm_token);
2188
2189         /*
2190          * In the case that a page table page is not
2191          * resident, we are creating it here.
2192          */
2193         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2194                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2195         else
2196                 mpte = NULL;
2197
2198         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2199                 pmap_inval_init(&info);
2200         pte = pmap_pte(pmap, va);
2201
2202         /*
2203          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2204          */
2205         if (pte == NULL) {
2206                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=0x%lx, va=%p",
2207                      (long)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], (void *)va);
2208         }
2209
2210         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
2211         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2212         opa = origpte & PG_FRAME;
2213
2214         if (origpte & PG_PS)
2215                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2216
2217         /*
2218          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2219          */
2220         if (origpte && (opa == pa)) {
2221                 /*
2222                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2223                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2224                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2225                  * the PT page will be also.
2226                  */
2227                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2228                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2229                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2230                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2231
2232 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2233                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
2234                         kprintf("pmap_enter: modified page not "
2235                                 "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2236                                 (void *)va, (long )origpte);
2237                 }
2238 #endif
2239
2240                 /*
2241                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2242                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2243                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2244                  * bits below.
2245                  */
2246                 if (mpte) {
2247                         if (vm_page_unwire_quick(mpte))
2248                                 panic("pmap_enter: Insufficient wire_count");
2249                 }
2250
2251                 /*
2252                  * We might be turning off write access to the page,
2253                  * so we go ahead and sense modify status.
2254                  */
2255                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2256                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2257                                 vm_page_t om;
2258                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2259                                 vm_page_dirty(om);
2260                         }
2261                         pa |= PG_MANAGED;
2262                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2263                 }
2264                 goto validate;
2265         } 
2266         /*
2267          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2268          * handle validating new mapping.
2269          *
2270          * Since we have a ref on the page directory page pmap_pte()
2271          * will always return non-NULL.
2272          *
2273          * NOTE: pmap_remove_pte() can block and cause the temporary ptbase
2274          *       to get wiped.  reload the ptbase.  I'm not sure if it is
2275          *       also possible to race another pmap_enter() but check for
2276          *       that case too.
2277          */
2278         while (opa) {
2279                 int err;
2280
2281                 KKASSERT((origpte & PG_FRAME) ==
2282                          (*(vm_offset_t *)pte & PG_FRAME));
2283                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2284                 if (err)
2285                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
2286                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2287                 origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2288                 opa = origpte & PG_FRAME;
2289                 if (opa) {
2290                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2291                                 pmap, (void *)va);
2292                 }
2293         }
2294
2295         /*
2296          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2297          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2298          * called at interrupt time.
2299          */
2300         if (pmap_initialized && 
2301             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2302                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2303                 ptbase_assert(pmap);
2304                 pa |= PG_MANAGED;
2305                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2306         }
2307
2308         /*
2309          * Increment counters
2310          */
2311         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2312         if (wired)
2313                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2314         KKASSERT(*pte == 0);
2315
2316 validate:
2317         /*
2318          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2319          */
2320         ptbase_assert(pmap);
2321         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2322
2323         if (wired)
2324                 newpte |= PG_W;
2325         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2326                 newpte |= PG_U;
2327         if (pmap == &kernel_pmap)
2328                 newpte |= pgeflag;
2329
2330         /*
2331          * if the mapping or permission bits are different, we need
2332          * to update the pte.
2333          */
2334         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2335                 if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
2336                         cpu_invlpg((void *)va);
2337                 else
2338                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
2339                 ptbase_assert(pmap);
2340                 KKASSERT(*pte == 0 ||
2341                          (*pte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME));
2342                 *pte = newpte | PG_A;
2343                 if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2344                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2345                 if (newpte & PG_RW)
2346                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2347         }
2348         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2349         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2350                 pmap_inval_done(&info);
2351         lwkt_reltoken(&vm_token);
2352         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2353 }
2354
2355 /*
2356  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2357  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2358  * VA.
2359  *
2360  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2361  *
2362  * No requirements.
2363  */
2364 void
2365 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2366 {
2367         unsigned *pte;
2368         vm_paddr_t pa;
2369         vm_page_t mpte;
2370         unsigned ptepindex;
2371         vm_offset_t ptepa;
2372         pmap_inval_info info;
2373
2374         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2375         lwkt_gettoken(&vm_token);
2376         pmap_inval_init(&info);
2377
2378         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2379                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2380                 print_backtrace(-1);
2381         }
2382         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2383                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2384                 print_backtrace(-1);
2385         }
2386
2387         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2388
2389         /*
2390          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2391          *
2392          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2393          * section following.
2394          */
2395         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2396                 /*
2397                  * Calculate pagetable page index
2398                  */
2399                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2400
2401                 do {
2402                         /*
2403                          * Get the page directory entry
2404                          */
2405                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2406
2407                         /*
2408                          * If the page table page is mapped, we just increment
2409                          * the wire count, and activate it.
2410                          */
2411                         if (ptepa) {
2412                                 if (ptepa & PG_PS)
2413                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2414                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2415                                     (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2416                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2417                                 } else {
2418                                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2419                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2420                                         vm_page_wakeup(mpte);
2421                                 }
2422                                 if (mpte)
2423                                         vm_page_wire_quick(mpte);
2424                         } else {
2425                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2426                         }
2427                 } while (mpte == NULL);
2428         } else {
2429                 mpte = NULL;
2430                 /* this code path is not yet used */
2431         }
2432
2433         /*
2434          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2435          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2436          * we do not disturb it.
2437          */
2438         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2439         if (*pte & PG_V) {
2440                 if (mpte)
2441                         pmap_unwire_pte(pmap, mpte, &info);
2442                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2443                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2444                 pmap_inval_done(&info);
2445                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2446                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2447                 return;
2448         }
2449
2450         /*
2451          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2452          */
2453         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2454                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2455                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2456         }
2457
2458         /*
2459          * Increment counters
2460          */
2461         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2462
2463         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2464
2465         /*
2466          * Now validate mapping with RO protection
2467          */
2468         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2469                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2470         else
2471                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2472 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2473         pmap_inval_done(&info);
2474         lwkt_reltoken(&vm_token);
2475         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2476 }
2477
2478 /*
2479  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2480  * to be used for panic dumps.
2481  *
2482  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2483  *
2484  * No requirements.
2485  */
2486 void *
2487 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2488 {
2489         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2490         return ((void *)crashdumpmap);
2491 }
2492
2493 #define MAX_INIT_PT (96)
2494
2495 /*
2496  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2497  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2498  * immediately after an mmap.
2499  *
2500  * No requirements.
2501  */
2502 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2503
2504 void
2505 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2506                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2507                     vm_size_t size, int limit)
2508 {
2509         struct rb_vm_page_scan_info info;
2510         struct lwp *lp;
2511         int psize;
2512
2513         /*
2514          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2515          * or object.
2516          */
2517         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2518                 return;
2519
2520         /*
2521          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2522          */
2523         lp = curthread->td_lwp;
2524         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2525                 return;
2526
2527         psize = i386_btop(size);
2528
2529         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2530                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2531                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2532                 return;
2533         }
2534
2535         if (psize + pindex > object->size) {
2536                 if (object->size < pindex)
2537                         return;           
2538                 psize = object->size - pindex;
2539         }
2540
2541         if (psize == 0)
2542                 return;
2543
2544         /*
2545          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2546          * any valid pages found into the pmap.
2547          *
2548          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2549          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2550          */
2551         info.start_pindex = pindex;
2552         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2553         info.limit = limit;
2554         info.mpte = NULL;
2555         info.addr = addr;
2556         info.pmap = pmap;
2557
2558         vm_object_hold(object);
2559         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2560                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2561         vm_object_drop(object);
2562 }
2563
2564 /*
2565  * The caller must hold vm_token.
2566  */
2567 static
2568 int
2569 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2570 {
2571         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2572         vm_pindex_t rel_index;
2573         /*
2574          * don't allow an madvise to blow away our really
2575          * free pages allocating pv entries.
2576          */
2577         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2578                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2579                     return(-1);
2580         }
2581
2582         /*
2583          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2584          * busy (while holding the object token).
2585          */
2586         if (p->flags & PG_MARKER)
2587                 return 0;
2588         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2589                 return 0;
2590         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2591             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2592                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2593                         vm_page_deactivate(p);
2594                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2595                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2596                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2597         }
2598         vm_page_wakeup(p);
2599         return(0);
2600 }
2601
2602 /*
2603  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2604  * pre-fault the specified address.
2605  *
2606  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2607  * pte is already loaded into the slot.
2608  *
2609  * No requirements.
2610  */
2611 int
2612 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2613 {
2614         unsigned *pte;
2615         int ret;
2616
2617         lwkt_gettoken(&vm_token);
2618         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2619                 ret = 0;
2620         } else {
2621                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2622                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2623         }
2624         lwkt_reltoken(&vm_token);
2625         return(ret);
2626 }
2627
2628 /*
2629  * Change the wiring attribute for a map/virtual-adderss pair.  The mapping
2630  * must already exist.
2631  *
2632  * No requirements.
2633  */
2634 void
2635 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2636 {
2637         unsigned *pte;
2638
2639         if (pmap == NULL)
2640                 return;
2641
2642         lwkt_gettoken(&vm_token);
2643         pte = pmap_pte(pmap, va);
2644
2645         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2646                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2647         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2648                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2649
2650         /*
2651          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2652          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2653          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2654          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2655          * wiring changes.
2656          */
2657 #ifdef SMP
2658         if (wired)
2659                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2660         else
2661                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2662 #else
2663         if (wired)
2664                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2665         else
2666                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2667 #endif
2668         lwkt_reltoken(&vm_token);
2669 }
2670
2671 /*
2672  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to the
2673  * range dst_addr/len in the destination map.
2674  *
2675  * This routine is only advisory and need not do anything.
2676  *
2677  * No requirements.
2678  */
2679 void
2680 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2681           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2682 {
2683         /* does nothing */
2684 }       
2685
2686 /*
2687  * Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2688  * contents.
2689  *
2690  * No requirements.
2691  */
2692 void
2693 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2694 {
2695         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2696
2697         crit_enter();
2698         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2699                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2700         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2701                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2702         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2703         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2704         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2705         crit_exit();
2706 }
2707
2708 /*
2709  * Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2710  *
2711  * No requirements.
2712  */
2713 void
2714 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2715 {
2716         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2717         int i;
2718
2719         crit_enter();
2720         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2721                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2722         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2723                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2724         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2725         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2726             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2727                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!",
2728                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2729             }
2730         }
2731         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2732         crit_exit();
2733 }
2734
2735 /*
2736  * Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2737  * its contents with bzero.
2738  *
2739  * off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2740  *
2741  * No requirements.
2742  */
2743 void
2744 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2745 {
2746         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2747
2748         crit_enter();
2749         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2750                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2751         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2752         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2753         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2754         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2755         crit_exit();
2756 }
2757
2758 /*
2759  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2760  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2761  * is required.
2762  *
2763  * No requirements.
2764  */
2765 void
2766 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2767 {
2768         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2769
2770         crit_enter();
2771         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2772                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2773         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2774                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2775
2776         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2777         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2778
2779         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2780         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2781
2782         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2783
2784         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2785         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2786         crit_exit();
2787 }
2788
2789 /*
2790  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2791  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2792  * is required.
2793  *
2794  * No requirements.
2795  */
2796 void
2797 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2798 {
2799         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2800
2801         crit_enter();
2802         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2803                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2804         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2805                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2806
2807         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2808         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2809
2810         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2811         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2812
2813         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2814               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2815               bytes);
2816
2817         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2818         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2819         crit_exit();
2820 }
2821
2822 /*
2823  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2824  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2825  * be changed upwards or downwards in the future; it
2826  * is only necessary that true be returned for a small
2827  * subset of pmaps for proper page aging.
2828  *
2829  * No requirements.
2830  */
2831 boolean_t
2832 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2833 {
2834         pv_entry_t pv;
2835         int loops = 0;
2836
2837         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2838                 return FALSE;
2839
2840         lwkt_gettoken(&vm_token);
2841         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2842                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2843                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2844                         return TRUE;
2845                 }
2846                 loops++;
2847                 if (loops >= 16)
2848                         break;
2849         }
2850         lwkt_reltoken(&vm_token);
2851         return (FALSE);
2852 }
2853
2854 /*
2855  * Remove all pages from specified address space
2856  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2857  * is special cased for current process only, but
2858  * can have the more generic (and slightly slower)
2859  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2860  * in the case of running down an entire address space.
2861  *
2862  * No requirements.
2863  */
2864 void
2865 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2866 {
2867         struct lwp *lp;
2868         unsigned *pte, tpte;
2869         pv_entry_t pv, npv;
2870         vm_page_t m;
2871         pmap_inval_info info;
2872         int iscurrentpmap;
2873         int32_t save_generation;
2874
2875         lp = curthread->td_lwp;
2876         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2877                 iscurrentpmap = 1;
2878         else
2879                 iscurrentpmap = 0;
2880
2881         if (pmap->pm_pteobj)
2882                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2883         lwkt_gettoken(&vm_token);
2884         pmap_inval_init(&info);
2885
2886         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2887                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2888                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2889                         continue;
2890                 }
2891
2892                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2893
2894                 if (iscurrentpmap)
2895                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2896                 else
2897                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2898                 KKASSERT(*pte);
2899                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
2900
2901                 /*
2902                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2903                  * at this time
2904                  */
2905                 if (*pte & PG_W) {
2906                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2907                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2908                         continue;
2909                 }
2910                 KKASSERT(*pte);
2911                 tpte = loadandclear(pte);
2912                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2913
2914                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2915                 test_m_maps_pv(m, pv);
2916
2917                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2918                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2919
2920                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2921                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2922
2923                 /*
2924                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2925                  */
2926                 if (tpte & PG_M) {
2927                         vm_page_dirty(m);
2928                 }
2929
2930                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2931 #ifdef PMAP_DEBUG
2932                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
2933                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
2934 #endif
2935                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2936                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2937
2938                 m->md.pv_list_count--;
2939                 if (m->object)
2940                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2941                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2942                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2943                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2944
2945                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2946                 free_pv_entry(pv);
2947
2948                 /*
2949                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2950                  * calls and other removals were made.
2951                  */
2952                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2953                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2954                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2955                 }
2956         }
2957         pmap_inval_done(&info);
2958         lwkt_reltoken(&vm_token);
2959         if (pmap->pm_pteobj)
2960                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2961 }
2962
2963 /*
2964  * pmap_testbit tests bits in pte's
2965  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
2966  * and a lot of things compile-time evaluate.
2967  *
2968  * The caller must hold vm_token.
2969  */
2970 static boolean_t
2971 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2972 {
2973         pv_entry_t pv;
2974         unsigned *pte;
2975
2976         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2977                 return FALSE;
2978
2979         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2980                 return FALSE;
2981
2982         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2983                 /*
2984                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2985                  * mark clean_map and ptes as never
2986                  * modified.
2987                  */
2988                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2989                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2990                                 continue;
2991                 }
2992
2993 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2994                 if (!pv->pv_pmap) {
2995                         kprintf("Null pmap (tb) at va: %p\n",
2996                                 (void *)pv->pv_va);
2997                         continue;
2998                 }
2999 #endif
3000                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3001                 if (*pte & bit) {
3002                         return TRUE;
3003                 }
3004         }
3005         return (FALSE);
3006 }
3007
3008 /*
3009  * This routine is used to modify bits in ptes
3010  *
3011  * The caller must hold vm_token.
3012  */
3013 static __inline void
3014 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3015 {
3016         struct pmap_inval_info info;
3017         pv_entry_t pv;
3018         unsigned *pte;
3019         unsigned pbits;
3020
3021         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3022                 return;
3023
3024         pmap_inval_init(&info);
3025
3026         /*
3027          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3028          * setting RO do we need to clear the VAC?
3029          */
3030         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3031                 /*
3032                  * don't write protect pager mappings
3033                  */
3034                 if (bit == PG_RW) {
3035                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3036                                 continue;
3037                 }
3038
3039 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3040                 if (!pv->pv_pmap) {
3041                         kprintf("Null pmap (cb) at va: %p\n",
3042                                 (void *)pv->pv_va);
3043                         continue;
3044                 }
3045 #endif
3046
3047                 /*
3048                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3049                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3050                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3051                  *
3052                  * We do not have to force synchronization when clearing
3053                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3054                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3055                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3056                  */
3057                 if (bit & PG_RW)
3058                         pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3059                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3060 again:
3061                 pbits = *pte;
3062                 if (pbits & bit) {
3063                         if (bit == PG_RW) {
3064                                 if (pbits & PG_M) {
3065                                         vm_page_dirty(m);
3066                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3067                                 } else {
3068                                         /*
3069                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3070                                          * simultaniously with our clearing
3071                                          * of PG_RW.
3072                                          */
3073                                         if (!atomic_cmpset_int(pte, pbits,
3074                                                                pbits & ~PG_RW))
3075                                                 goto again;
3076                                 }
3077                         } else if (bit == PG_M) {
3078                                 /*
3079                                  * We could also clear PG_RW here to force
3080                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3081                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3082                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3083                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3084                                  * virtual page tables.
3085                                  */
3086                                 atomic_clear_int(pte, PG_M);
3087                         } else {
3088                                 atomic_clear_int(pte, bit);
3089                         }
3090                 }
3091                 if (bit & PG_RW)
3092                         pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
3093         }
3094         pmap_inval_done(&info);
3095 }
3096
3097 /*
3098  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3099  *
3100  * No requirements.
3101  */
3102 void
3103 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3104 {
3105         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3106                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3107                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3108                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3109                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3110                 } else {
3111                         pmap_remove_all(m);
3112                 }
3113                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3114         }
3115 }
3116
3117 /*
3118  * Return the physical address given a physical page index.
3119  *
3120  * No requirements.
3121  */
3122 vm_paddr_t
3123 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3124 {
3125         return (i386_ptob(ppn));
3126 }
3127
3128 /*
3129  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3130  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3131  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3132  * reference bits set.
3133  *
3134  * No requirements.
3135  */
3136 int
3137 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3138 {
3139         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3140         unsigned *pte;
3141         int rtval = 0;
3142
3143         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3144                 return (rtval);
3145
3146         lwkt_gettoken(&vm_token);
3147
3148         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3149
3150                 pvf = pv;
3151
3152                 do {
3153                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3154
3155                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3156                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3157
3158                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3159                                 continue;
3160
3161                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3162
3163                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3164 #ifdef SMP
3165                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3166 #else
3167                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3168 #endif
3169                                 rtval++;
3170                                 if (rtval > 4) {
3171                                         break;
3172                                 }
3173                         }
3174                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3175         }
3176
3177         lwkt_reltoken(&vm_token);
3178
3179         return (rtval);
3180 }
3181
3182 /*
3183  * Return whether or not the specified physical page was modified
3184  * in any physical maps.
3185  *
3186  * No requirements.
3187  */
3188 boolean_t
3189 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3190 {
3191         boolean_t res;
3192
3193         lwkt_gettoken(&vm_token);
3194         res = pmap_testbit(m, PG_M);
3195         lwkt_reltoken(&vm_token);
3196         return (res);
3197 }
3198
3199 /*
3200  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3201  *
3202  * No requirements.
3203  */
3204 void
3205 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3206 {
3207         lwkt_gettoken(&vm_token);
3208         pmap_clearbit(m, PG_M);
3209         lwkt_reltoken(&vm_token);
3210 }
3211
3212 /*
3213  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3214  *
3215  * No requirements.
3216  */
3217 void
3218 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3219 {
3220         lwkt_gettoken(&vm_token);
3221         pmap_clearbit(m, PG_A);
3222         lwkt_reltoken(&vm_token);
3223 }
3224
3225 /*
3226  * Miscellaneous support routines follow
3227  *
3228  * Called from the low level boot code only.
3229  */
3230 static void
3231 i386_protection_init(void)
3232 {
3233         int *kp, prot;
3234
3235         kp = protection_codes;
3236         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3237                 switch (prot) {
3238                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3239                         /*
3240                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3241                          * so just make it readable.
3242                          */
3243                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3244                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3245                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3246                         *kp++ = 0;
3247                         break;
3248                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3249                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3250                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3251                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3252                         *kp++ = PG_RW;
3253                         break;
3254                 }
3255         }
3256 }
3257
3258 /*
3259  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3260  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3261  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3262  * NOT real memory.
3263  *
3264  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3265  * a time.
3266  *
3267  * No requirements.
3268  */
3269 void *
3270 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3271 {
3272         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3273         unsigned *pte;
3274
3275         offset = pa & PAGE_MASK;
3276         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3277
3278         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3279         if (!va)
3280                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3281
3282         pa = pa & PG_FRAME;
3283         for (tmpva = va; size > 0;) {
3284                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3285                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3286                 size -= PAGE_SIZE;
3287                 tmpva += PAGE_SIZE;
3288                 pa += PAGE_SIZE;
3289         }
3290         smp_invltlb();
3291         cpu_invltlb();
3292
3293         return ((void *)(va + offset));
3294 }
3295
3296 void *
3297 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3298 {
3299         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3300         unsigned *pte;
3301
3302         offset = pa & PAGE_MASK;
3303         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3304
3305         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3306         if (va == 0) {
3307                 panic("pmap_mapdev_uncacheable: "
3308                     "Couldn't alloc kernel virtual memory");
3309         }
3310
3311         pa = pa & PG_FRAME;
3312         for (tmpva = va; size > 0;) {
3313                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3314                 *pte = pa | PG_RW | PG_V | PG_N; /* | pgeflag; */
3315                 size -= PAGE_SIZE;
3316                 tmpva += PAGE_SIZE;
3317                 pa += PAGE_SIZE;
3318         }
3319         smp_invltlb();
3320         cpu_invltlb();
3321
3322         return ((void *)(va + offset));
3323 }
3324
3325 /*
3326  * No requirements.
3327  */
3328 void
3329 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3330 {
3331         vm_offset_t base, offset;
3332
3333         base = va & PG_FRAME;
3334         offset = va & PAGE_MASK;
3335         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3336         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3337         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3338 }
3339
3340 /*
3341  * Perform the pmap work for mincore
3342  *
3343  * The caller must hold vm_token if the caller wishes a stable result,
3344  * and even in that case some bits can change due to third party accesses
3345  * to the pmap.
3346  *
3347  * No requirements.
3348  */
3349 int
3350 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3351 {
3352         unsigned *ptep, pte;
3353         vm_page_t m;
3354         int val = 0;
3355
3356         lwkt_gettoken(&vm_token);
3357         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3358
3359         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3360                 vm_offset_t pa;
3361
3362                 val = MINCORE_INCORE;
3363                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3364                         goto done;
3365
3366                 pa = pte & PG_FRAME;
3367
3368                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3369
3370                 if (pte & PG_M) {
3371                         /*
3372                          * Modified by us
3373                          */
3374                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3375                 } else if (m->dirty || pmap_is_modified(m)) {
3376                         /*
3377                          * Modified by someone else
3378                          */
3379                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3380                 }
3381
3382                 if (pte & PG_A) {
3383                         /*
3384                          * Referenced by us
3385                          */
3386                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3387                 } else if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3388                            pmap_ts_referenced(m)) {
3389                         /*
3390                          * Referenced by someone else
3391                          */
3392                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3393                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3394                 }
3395         } 
3396 done:
3397         lwkt_reltoken(&vm_token);
3398         return val;
3399 }
3400
3401 /*
3402  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3403  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3404  *
3405  * cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3406  *
3407  * Only called with new VM spaces.
3408  * The process must have only a single thread.
3409  * The process must hold the vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3410  * No other requirements.
3411  */
3412 void
3413 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3414 {
3415         struct vmspace *oldvm;
3416         struct lwp *lp;
3417
3418         oldvm = p->p_vmspace;
3419         if (oldvm != newvm) {
3420                 if (adjrefs)
3421                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3422                 p->p_vmspace = newvm;
3423                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3424                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3425                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3426                 if (adjrefs) 
3427                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3428         }
3429 }
3430
3431 /*
3432  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3433  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3434  * on a per-lwp basis.
3435  *
3436  * Always called with a lp under the caller's direct control, either
3437  * unscheduled or the current lwp.
3438  *
3439  * No requirements.
3440  */
3441 void
3442 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3443 {
3444         struct vmspace *oldvm;
3445         struct pmap *pmap;
3446
3447         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3448
3449         if (oldvm != newvm) {
3450                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3451                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3452                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3453 #if defined(SMP)
3454                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3455                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3456                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3457 #else
3458                         pmap->pm_active |= 1;
3459 #endif
3460 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3461                         tlb_flush_count++;
3462 #endif
3463                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3464                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3465                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3466 #if defined(SMP)
3467                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active,
3468                                              mycpu->gd_cpumask);
3469 #else
3470                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3471 #endif
3472                 }
3473         }
3474 }
3475
3476 #ifdef SMP
3477 /*
3478  * Called when switching to a locked pmap, used to interlock against pmaps
3479  * undergoing modifications to prevent us from activating the MMU for the
3480  * target pmap until all such modifications have completed.  We have to do
3481  * this because the thread making the modifications has already set up its
3482  * SMP synchronization mask.
3483  *
3484  * No requirements.
3485  */
3486 void
3487 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
3488 {
3489         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
3490
3491         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3492                 crit_enter();
3493                 DEBUG_PUSH_INFO("pmap_interlock_wait");
3494                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3495                         cpu_ccfence();
3496                         lwkt_process_ipiq();
3497                 }
3498                 DEBUG_POP_INFO();
3499                 crit_exit();
3500         }
3501 }
3502
3503 #endif
3504
3505 /*
3506  * Return a page-directory alignment hint for device mappings which will
3507  * allow the use of super-pages for the mapping.
3508  *
3509  * No requirements.
3510  */
3511 vm_offset_t
3512 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3513 {
3514
3515         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3516                 return addr;
3517         }
3518
3519         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3520         return addr;
3521 }
3522
3523 /*
3524  * Return whether the PGE flag is supported globally.
3525  *
3526  * No requirements.
3527  */
3528 int
3529 pmap_get_pgeflag(void)
3530 {
3531         return pgeflag;
3532 }
3533
3534 /*
3535  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3536  */
3537 vm_page_t
3538 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3539 {
3540         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*vtopte(va) & PG_FRAME));
3541 }