5e40238ba4e9b5543414658a80e37ce5a2261e28
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 1994 David Greenman
10  * All rights reserved.
11  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
12  * All rights reserved.
13  * 
14  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
15  * modification, are permitted provided that the following conditions
16  * are met:
17  * 
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
22  *    the documentation and/or other materials provided with the
23  *    distribution.
24  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
25  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
26  *    from this software without specific, prior written permission.
27  * 
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
29  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
30  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
31  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
32  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
33  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
34  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
35  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
36  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
37  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
38  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
39  * SUCH DAMAGE.
40  * 
41  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
43  */
44 /*
45  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
46  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
47  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
48  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
49  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
50  * as a consequence.
51  */
52
53 #include <sys/types.h>
54 #include <sys/systm.h>
55 #include <sys/kernel.h>
56 #include <sys/stat.h>
57 #include <sys/mman.h>
58 #include <sys/vkernel.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/thread.h>
61 #include <sys/user.h>
62 #include <sys/vmspace.h>
63
64 #include <vm/pmap.h>
65 #include <vm/vm_page.h>
66 #include <vm/vm_extern.h>
67 #include <vm/vm_kern.h>
68 #include <vm/vm_object.h>
69 #include <vm/vm_zone.h>
70 #include <vm/vm_pageout.h>
71
72 #include <machine/md_var.h>
73 #include <machine/pcb.h>
74 #include <machine/pmap_inval.h>
75 #include <machine/globaldata.h>
76
77 #include <sys/sysref2.h>
78
79 #include <assert.h>
80
81 struct pmap kernel_pmap;
82
83 static struct vm_zone pvzone;
84 static struct vm_object pvzone_obj;
85 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
86 static int pv_entry_count;
87 static int pv_entry_max;
88 static int pv_entry_high_water;
89 static int pmap_pagedaemon_waken;
90 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
91 static int protection_codes[8];
92
93 static void i386_protection_init(void);
94 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
95 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
96
97 #define MINPV   2048
98 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
99 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
100 #endif
101
102 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
103
104 #define pte_prot(m, p) \
105         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
106
107 void
108 pmap_init(void)
109 {
110         int i;
111         struct pv_entry *pvinit;
112
113         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
114                 vm_page_t m;
115
116                 m = &vm_page_array[i];
117                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
118                 m->md.pv_list_count = 0;
119         }
120
121         i = vm_page_array_size;
122         if (i < MINPV)
123                 i = MINPV;
124         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
125         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
126         pmap_initialized = TRUE;
127 }
128
129 void
130 pmap_init2(void)
131 {
132         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
133
134         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
135         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
136         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
137         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
138         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
139 }
140
141 /*
142  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
143  *
144  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
145  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
146  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
147  *
148  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
149  * no pteobj is needed.
150  */
151 void
152 pmap_bootstrap(void)
153 {
154         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
155
156         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
157         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
158         kernel_pmap.pm_count = 1;
159         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
160         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
161         i386_protection_init();
162 }
163
164 /*
165  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
166  * just dummy it up so it works well enough for fork().
167  *
168  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
169  * space, never kernel address space.
170  */
171 void
172 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
173 {
174         pmap_pinit(pmap);
175 }
176
177 /************************************************************************
178  *              Procedures to manage whole physical maps                *
179  ************************************************************************
180  *
181  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
182  * such as one in a vmspace structure.
183  */
184 void
185 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
186 {
187         vm_page_t ptdpg;
188         int npages;
189
190         /*
191          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
192          * page directory table.
193          */
194         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
195                 pmap->pm_pdir =
196                     (vpte_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
197         }
198
199         /*
200          * allocate object for the pte array and page directory
201          */
202         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
203                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
204         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
205
206         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
207                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
208         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
209
210         /*
211          * allocate the page directory page
212          */
213         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
214                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
215
216         ptdpg->wire_count = 1;
217         ++vmstats.v_wire_count;
218
219         /* not usually mapped */
220         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
221         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
222
223         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
224         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
225         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
226                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
227
228         pmap->pm_count = 1;
229         pmap->pm_active = 0;
230         pmap->pm_ptphint = NULL;
231         pmap->pm_cpucachemask = 0;
232         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
233         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
234         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
235 }
236
237 /*
238  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
239  *
240  * No requirements.
241  */
242 void
243 pmap_puninit(pmap_t pmap)
244 {
245         lwkt_gettoken(&vm_token);
246         if (pmap->pm_pdir) {
247                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
248                 pmap->pm_pdir = NULL;
249         }
250         if (pmap->pm_pteobj) {
251                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
252                 pmap->pm_pteobj = NULL;
253         }
254         lwkt_reltoken(&vm_token);
255 }
256
257
258 /*
259  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
260  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
261  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
262  * then copies the template.
263  *
264  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
265  *
266  * No requirements.
267  */
268 void
269 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
270 {
271         crit_enter();
272         lwkt_gettoken(&vm_token);
273         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
274         lwkt_reltoken(&vm_token);
275         crit_exit();
276 }
277
278 /*
279  * Release all resources held by the given physical map.
280  *
281  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
282  *
283  * No requirements.
284  */
285 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
286
287 void
288 pmap_release(struct pmap *pmap)
289 {
290         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
291         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
292         struct rb_vm_page_scan_info info;
293
294         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
295
296 #if defined(DIAGNOSTIC)
297         if (object->ref_count != 1)
298                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
299 #endif
300         /*
301          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
302          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
303          * set cpucachemask to 0.
304          */
305         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
306                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
307                 *gd->gd_PT1pde = 0;
308                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
309         }
310         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
311                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
312                 *gd->gd_PT2pde = 0;
313                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
314         }
315         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
316                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
317                 *gd->gd_PT3pde = 0;
318                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
319         }
320         
321         info.pmap = pmap;
322         info.object = object;
323         crit_enter();
324         lwkt_gettoken(&vm_token);
325         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
326         crit_exit();
327
328         do {
329                 crit_enter();
330                 info.error = 0;
331                 info.mpte = NULL;
332                 info.limit = object->generation;
333
334                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
335                                         pmap_release_callback, &info);
336                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
337                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
338                                 info.error = 1;
339                 }
340                 crit_exit();
341         } while (info.error);
342
343         /*
344          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
345          */
346         pmap->pm_pdirpte = 0;
347         pmap->pm_cpucachemask = 0;
348         lwkt_reltoken(&vm_token);
349 }
350
351 /*
352  * Callback to release a page table page backing a directory
353  * entry.
354  */
355 static int
356 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
357 {
358         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
359
360         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
361                 info->mpte = p;
362                 return(0);
363         }
364         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
365                 info->error = 1;
366                 return(-1);
367         }
368         if (info->object->generation != info->limit) {
369                 info->error = 1;
370                 return(-1);
371         }
372         return(0);
373 }
374
375 /*
376  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
377  * the map contains no valid mappings.
378  *
379  * No requirements.
380  */
381 void
382 pmap_destroy(pmap_t pmap)
383 {
384         if (pmap == NULL)
385                 return;
386
387         lwkt_gettoken(&vm_token);
388         if (--pmap->pm_count == 0) {
389                 pmap_release(pmap);
390                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
391         }
392         lwkt_reltoken(&vm_token);
393 }
394
395 /*
396  * Add a reference to the specified pmap.
397  *
398  * No requirements.
399  */
400 void
401 pmap_reference(pmap_t pmap)
402 {
403         if (pmap) {
404                 lwkt_gettoken(&vm_token);
405                 ++pmap->pm_count;
406                 lwkt_reltoken(&vm_token);
407         }
408 }
409
410 /************************************************************************
411  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
412  ************************************************************************
413  *
414  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
415  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
416  * calls to the real kernel.
417  */
418 void
419 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
420 {
421         int r;
422         void *rp;
423
424 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
425
426         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
427                 panic("vmspace_create() failed");
428
429         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
430                           PROT_READ|PROT_WRITE,
431                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
432                           MemImageFd, 0);
433         if (rp == MAP_FAILED)
434                 panic("vmspace_mmap: failed1");
435         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
436                          MADV_NOSYNC, 0);
437         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
438                           PROT_READ|PROT_WRITE,
439                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
440                           MemImageFd, 0x40000000);
441         if (rp == MAP_FAILED)
442                 panic("vmspace_mmap: failed2");
443         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
444                          MADV_NOSYNC, 0);
445         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
446                           PROT_READ|PROT_WRITE,
447                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
448                           MemImageFd, 0x80000000);
449         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
450                          MADV_NOSYNC, 0);
451         if (rp == MAP_FAILED)
452                 panic("vmspace_mmap: failed3");
453
454         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
455                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
456         if (r < 0)
457                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
458         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
459                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
460         if (r < 0)
461                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
462         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
463                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
464         if (r < 0)
465                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
466 }
467
468 void
469 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
470 {
471         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
472                 panic("vmspace_destroy() failed");
473 }
474
475 /************************************************************************
476  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
477  ************************************************************************/
478
479 /*
480  * This maps the requested page table and gives us access to it.
481  *
482  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
483  * thread or from a normal thread.
484  */
485 static vpte_t *
486 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
487 {
488         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
489
490         if (pmap == &kernel_pmap) {
491                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
492                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
493         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
494                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
495                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
496                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
497                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
498                 }
499                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
500         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
501                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
502                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
503                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
504                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
505                 }
506                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
507         }
508
509         /*
510          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
511          * load a new page table directory into the page table cache
512          */
513         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
514             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
515                 /*
516                  * Choose one or the other and map the page table
517                  * in the KVA space reserved for it.
518                  */
519                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
520                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
521                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
522                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
523                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
524                                         gd->mi.gd_cpumask);
525                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
526                 } else {
527                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
528                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
529                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
530                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
531                                         gd->mi.gd_cpumask);
532                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
533                 }
534         }
535
536         /*
537          * If we are running from a preempting interrupt use a private
538          * map.  The caller must be in a critical section.
539          */
540         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
541         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
542                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
543                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
544                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
545                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
546                                         gd->mi.gd_cpumask);
547                 }
548         } else {
549                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
550                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
551                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
552                 atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
553                                 gd->mi.gd_cpumask);
554         }
555         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
556 }
557
558 static vpte_t *
559 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
560 {
561         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
562
563         if (pmap == &kernel_pmap) {
564                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
565                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
566         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
567                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
568                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
569                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
570                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
571                 }
572                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
573         }
574         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
575                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
576         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
577         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
578         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
579         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
580 }
581
582 static vpte_t *
583 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
584 {
585         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
586
587         if (pmap == &kernel_pmap) {
588                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
589                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
590         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
591                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
592                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
593                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
594                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
595                 }
596                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
597         }
598         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
599                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
600         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
601         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
602         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
603         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
604 }
605
606 /*
607  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
608  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
609  * for the VA.
610  */
611 static __inline vpte_t *
612 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
613 {
614         vpte_t *ptep;
615
616         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
617         if (*ptep & VPTE_PS)
618                 return(ptep);
619         if (*ptep)
620                 return (get_ptbase(pmap, va));
621         return(NULL);
622 }
623
624
625 /*
626  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
627  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
628  *
629  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
630  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
631  */
632 void
633 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
634 {
635         vpte_t *ptep;
636         vpte_t npte;
637
638         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
639         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
640         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
641         if (*ptep & VPTE_V)
642                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
643         *ptep = npte;
644 }
645
646 /*
647  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
648  * some other cpu so it can be used on all cpus.
649  *
650  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
651  */
652 void
653 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
654 {
655         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
656 }
657
658 /*
659  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
660  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
661  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
662  *
663  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
664  */
665 void
666 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
667 {
668         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
669 }
670
671 #if 0
672 /*
673  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
674  * virtual kernels).
675  */
676 void
677 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
678 {
679         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
680         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
681 }
682
683 /*
684  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
685  */
686 void
687 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
688 {
689         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
690         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
691 }
692
693 #endif
694
695 /*
696  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
697  */
698 vm_offset_t
699 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
700 {
701         vm_offset_t     sva, virt;
702
703         sva = virt = *virtp;
704         while (start < end) {
705                 pmap_kenter(virt, start);
706                 virt += PAGE_SIZE;
707                 start += PAGE_SIZE;
708         }
709         *virtp = virt;
710         return (sva);
711 }
712
713 vpte_t *
714 pmap_kpte(vm_offset_t va)
715 {
716         vpte_t *ptep;
717
718         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
719         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
720         return(ptep);
721 }
722
723 /*
724  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
725  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
726  * by other cpus.
727  *
728  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
729  * pmap_kenter_sync*() is called.
730  */
731 void
732 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
733 {
734         vpte_t *ptep;
735         vpte_t npte;
736
737         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
738
739         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
740         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
741         if (*ptep & VPTE_V)
742                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
743         *ptep = npte;
744 }
745
746 /*
747  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
748  * to be used for panic dumps.
749  */
750 void *
751 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
752 {
753         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
754         return ((void *)crashdumpmap);
755 }
756
757 /*
758  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
759  */
760 void
761 pmap_kremove(vm_offset_t va)
762 {
763         vpte_t *ptep;
764
765         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
766
767         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
768         if (*ptep & VPTE_V)
769                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
770         *ptep = 0;
771 }
772
773 /*
774  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
775  * only with this cpu.
776  *
777  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
778  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
779  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
780  */
781 void
782 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
783 {
784         vpte_t *ptep;
785
786         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
787
788         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
789         if (*ptep & VPTE_V)
790                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
791         *ptep = 0;
792 }
793
794 /*
795  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
796  * with the specified virtual address.
797  */
798 vm_paddr_t
799 pmap_kextract(vm_offset_t va)
800 {
801         vpte_t *ptep;
802         vm_paddr_t pa;
803
804         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
805
806         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
807         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
808         return(pa);
809 }
810
811 /*
812  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
813  */
814 void
815 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
816 {
817         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
818         while (count) {
819                 vpte_t *ptep;
820
821                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
822                 if (*ptep & VPTE_V)
823                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
824                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
825                 --count;
826                 ++m;
827                 va += PAGE_SIZE;
828         }
829 }
830
831 /*
832  * Undo the effects of pmap_qenter*().
833  */
834 void
835 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
836 {
837         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
838         while (count) {
839                 vpte_t *ptep;
840
841                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
842                 if (*ptep & VPTE_V)
843                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
844                 *ptep = 0;
845                 --count;
846                 va += PAGE_SIZE;
847         }
848 }
849
850 /************************************************************************
851  *        Misc support glue called by machine independant code          *
852  ************************************************************************
853  *
854  * These routines are called by machine independant code to operate on
855  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
856  */
857
858 /*
859  * Initialize MD portions of the thread structure.
860  */
861 void
862 pmap_init_thread(thread_t td)
863 {
864         /* enforce pcb placement */
865         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
866         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
867         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
868 }
869
870 /*
871  * This routine directly affects the fork perf for a process.
872  */
873 void
874 pmap_init_proc(struct proc *p)
875 {
876 }
877
878 /*
879  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
880  * the process from its thread.
881  */
882 void
883 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
884 {
885         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
886 }
887
888 /*
889  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
890  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
891  *
892  * No requirements.
893  */
894 void
895 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
896 {
897         vm_offset_t addr;
898
899         addr = (kend + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
900
901         lwkt_gettoken(&vm_token);
902         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
903                 panic("KVM exhausted");
904         kernel_vm_end = addr;
905         lwkt_reltoken(&vm_token);
906 }
907
908 /*
909  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
910  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
911  * be managed anyhow.
912  *
913  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
914  * this function only applies to the kernel pmap.
915  */
916 static int
917 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
918 {
919         if (pmap != &kernel_pmap)
920                 return 1;
921         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
922                 return 1;
923         else
924                 return 0;
925 }
926
927 /************************************************************************
928  *          Procedures supporting managed page table pages              *
929  ************************************************************************
930  *
931  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
932  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
933  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
934  *
935  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
936  * at will and reinstantiate them on demand.
937  */
938
939 /*
940  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
941  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
942  *
943  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
944  * the call should be made with a critical section held so the page's object
945  * association remains valid on return.
946  */
947 static vm_page_t
948 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
949 {
950         vm_page_t m;
951                          
952 retry:
953         m = vm_page_lookup(object, pindex);
954         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
955                 goto retry;
956         return(m);
957 }
958
959 /*
960  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
961  * drops to zero, then it decrements the wire count.
962  *
963  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
964  * on the page.
965  */
966 static int 
967 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
968 {
969         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
970                 ;
971         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
972                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
973
974         if (m->hold_count == 1) {
975                 /*
976                  * Unmap the page table page.  
977                  */
978                 vm_page_busy(m);
979                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
980                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
981                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
982                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
983                 --pmap->pm_stats.resident_count;
984
985                 if (pmap->pm_ptphint == m)
986                         pmap->pm_ptphint = NULL;
987
988                 /*
989                  * This was our last hold, the page had better be unwired
990                  * after we decrement wire_count.
991                  *
992                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
993                  * multiple wire counts.
994                  */
995                 vm_page_unhold(m);
996                 --m->wire_count;
997                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
998                 --vmstats.v_wire_count;
999                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1000                 vm_page_flash(m);
1001                 vm_page_free_zero(m);
1002                 return 1;
1003         }
1004         KKASSERT(m->hold_count > 1);
1005         vm_page_unhold(m);
1006         return 0;
1007 }
1008
1009 static __inline int
1010 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1011 {
1012         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1013         if (m->hold_count > 1) {
1014                 vm_page_unhold(m);
1015                 return 0;
1016         } else {
1017                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1018         }
1019 }
1020
1021 /*
1022  * After removing a page table entry, this routine is used to
1023  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1024  */
1025 static int
1026 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1027 {
1028         unsigned ptepindex;
1029
1030         if (mpte == NULL) {
1031                 /*
1032                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1033                  */
1034                 if (pmap == &kernel_pmap)
1035                         return(0);
1036                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1037                 if (pmap->pm_ptphint &&
1038                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1039                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1040                 } else {
1041                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1042                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1043                 }
1044         }
1045         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1046 }
1047
1048 /*
1049  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1050  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1051  * to sleep).
1052  */
1053 static int
1054 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1055 {
1056         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1057
1058         /*
1059          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1060          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1061          * might as well be placed directly into the zero queue.
1062          */
1063         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1064                 return 0;
1065
1066         vm_page_busy(p);
1067         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1068         --pmap->pm_stats.resident_count;
1069
1070         if (p->hold_count)  {
1071                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1072         }
1073         /*
1074          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1075          * they can go into the zero queue also.
1076          *
1077          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1078          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1079          * it should already be completely zero'd.
1080          *
1081          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1082          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1083          * only applies to page table pages and not to the page directory
1084          * page.
1085          */
1086         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1087                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1088                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1089         } else {
1090                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1091                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1092                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1093         }
1094
1095         /*
1096          * Clear the matching hint
1097          */
1098         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1099                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1100
1101         /*
1102          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1103          * optimize the free call.
1104          */
1105         p->wire_count--;
1106         vmstats.v_wire_count--;
1107         vm_page_free_zero(p);
1108         return 1;
1109 }
1110
1111 /*
1112  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1113  * table directory.
1114  *
1115  * The routine is broken up into two parts for readability.
1116  *
1117  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1118  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1119  */
1120 static vm_page_t
1121 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1122 {
1123         vm_paddr_t ptepa;
1124         vm_page_t m;
1125
1126         /*
1127          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1128          * returned.  This call may block.
1129          */
1130         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1131                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1132
1133         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1134                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1135
1136         /*
1137          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1138          * the caller.
1139          */
1140         m->hold_count++;
1141
1142         /*
1143          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1144          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1145          * return the held page.
1146          */
1147         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1148                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1149                 vm_page_wakeup(m);
1150                 return(m);
1151         }
1152
1153         if (m->wire_count == 0)
1154                 vmstats.v_wire_count++;
1155         m->wire_count++;
1156
1157         /*
1158          * Map the pagetable page into the process address space, if
1159          * it isn't already there.
1160          */
1161         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1162
1163         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1164         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1165                                    VPTE_A | VPTE_M;
1166
1167         /*
1168          * We are likely about to access this page table page, so set the
1169          * page table hint to reduce overhead.
1170          */
1171         pmap->pm_ptphint = m;
1172
1173         /*
1174          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1175          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1176          */
1177         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1178                 pmap_zero_page(ptepa);
1179
1180         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1181         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1182         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1183         vm_page_wakeup(m);
1184
1185         return (m);
1186 }
1187
1188 /*
1189  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1190  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1191  *
1192  * Only used with user pmaps.
1193  */
1194 static vm_page_t
1195 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1196 {
1197         unsigned ptepindex;
1198         vm_offset_t ptepa;
1199         vm_page_t m;
1200
1201         /*
1202          * Calculate pagetable page index
1203          */
1204         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1205
1206         /*
1207          * Get the page directory entry
1208          */
1209         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1210
1211         /*
1212          * This supports switching from a 4MB page to a
1213          * normal 4K page.
1214          */
1215         if (ptepa & VPTE_PS) {
1216                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1217                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1218                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1219                 ptepa = 0;
1220         }
1221
1222         /*
1223          * If the page table page is mapped, we just increment the
1224          * hold count, and activate it.
1225          */
1226         if (ptepa) {
1227                 /*
1228                  * In order to get the page table page, try the
1229                  * hint first.
1230                  */
1231                 if (pmap->pm_ptphint &&
1232                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1233                         m = pmap->pm_ptphint;
1234                 } else {
1235                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1236                         pmap->pm_ptphint = m;
1237                 }
1238                 m->hold_count++;
1239                 return m;
1240         }
1241         /*
1242          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1243          */
1244         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1245 }
1246
1247 /************************************************************************
1248  *                      Managed pages in pmaps                          *
1249  ************************************************************************
1250  *
1251  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1252  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1253  * functions work on these pages.
1254  */
1255
1256 /*
1257  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1258  * called from an interrupt.
1259  */
1260 static __inline void
1261 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1262 {
1263         pv_entry_count--;
1264         zfree(&pvzone, pv);
1265 }
1266
1267 /*
1268  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1269  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1270  */
1271 static pv_entry_t
1272 get_pv_entry(void)
1273 {
1274         pv_entry_count++;
1275         if (pv_entry_high_water &&
1276             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1277             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1278                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1279                 wakeup (&vm_pages_needed);
1280         }
1281         return zalloc(&pvzone);
1282 }
1283
1284 /*
1285  * This routine is very drastic, but can save the system
1286  * in a pinch.
1287  *
1288  * No requirements.
1289  */
1290 void
1291 pmap_collect(void)
1292 {
1293         int i;
1294         vm_page_t m;
1295         static int warningdone=0;
1296
1297         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1298                 return;
1299         lwkt_gettoken(&vm_token);
1300         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1301
1302         if (warningdone < 5) {
1303                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1304                 warningdone++;
1305         }
1306
1307         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1308                 m = &vm_page_array[i];
1309                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1310                     (m->flags & PG_BUSY))
1311                         continue;
1312                 pmap_remove_all(m);
1313         }
1314         lwkt_reltoken(&vm_token);
1315 }
1316         
1317 /*
1318  * If it is the first entry on the list, it is actually
1319  * in the header and we must copy the following entry up
1320  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1321  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1322  */
1323 static int
1324 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1325 {
1326         pv_entry_t pv;
1327         int rtval;
1328
1329         crit_enter();
1330         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1331                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1332                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1333                                 break;
1334                 }
1335         } else {
1336                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1337                         if (va == pv->pv_va) 
1338                                 break;
1339                 }
1340         }
1341
1342         /*
1343          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1344          * managed, even if the page being removed IS managed.
1345          */
1346         rtval = 0;
1347
1348         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1349         m->md.pv_list_count--;
1350         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1351         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1352                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1353         ++pmap->pm_generation;
1354         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1355         free_pv_entry(pv);
1356
1357         crit_exit();
1358         return rtval;
1359 }
1360
1361 /*
1362  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1363  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1364  */
1365 static void
1366 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1367 {
1368         pv_entry_t pv;
1369
1370         crit_enter();
1371         pv = get_pv_entry();
1372         pv->pv_va = va;
1373         pv->pv_pmap = pmap;
1374         pv->pv_ptem = mpte;
1375
1376         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1377         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1378         ++pmap->pm_generation;
1379         m->md.pv_list_count++;
1380
1381         crit_exit();
1382 }
1383
1384 /*
1385  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1386  */
1387 static int
1388 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1389 {
1390         vpte_t oldpte;
1391         vm_page_t m;
1392
1393         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1394         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1395                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1396         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1397
1398 #if 0
1399         /*
1400          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1401          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1402          * the SMP case.
1403          */
1404         if (oldpte & VPTE_G)
1405                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1406 #endif
1407         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1408         --pmap->pm_stats.resident_count;
1409         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1410                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1411                 if (oldpte & VPTE_M) {
1412 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1413                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1414                                 kprintf(
1415         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1416                                     va, oldpte);
1417                         }
1418 #endif
1419                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1420                                 vm_page_dirty(m);
1421                 }
1422                 if (oldpte & VPTE_A)
1423                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1424                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1425         } else {
1426                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1427         }
1428
1429         return 0;
1430 }
1431
1432 /*
1433  * pmap_remove_page:
1434  *
1435  *      Remove a single page from a process address space.
1436  *
1437  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1438  *      not kernel_pmap.
1439  */
1440 static void
1441 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1442 {
1443         vpte_t *ptq;
1444
1445         /*
1446          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1447          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1448          */
1449         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1450                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1451                 if (*ptq) {
1452                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1453                 }
1454         }
1455 }
1456
1457 /*
1458  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1459  *
1460  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the
1461  * page size.
1462  *
1463  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1464  * not kernel_pmap.
1465  *
1466  * No requirements.
1467  */
1468 void
1469 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1470 {
1471         vpte_t *ptbase;
1472         vm_offset_t pdnxt;
1473         vm_offset_t ptpaddr;
1474         vm_pindex_t sindex, eindex;
1475
1476         if (pmap == NULL)
1477                 return;
1478
1479         lwkt_gettoken(&vm_token);
1480         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1481         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1482                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1483                 return;
1484         }
1485
1486         /*
1487          * special handling of removing one page.  a very
1488          * common operation and easy to short circuit some
1489          * code.
1490          */
1491         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1492                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1493                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1494                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1495                 return;
1496         }
1497
1498         /*
1499          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1500          * worked with.
1501          *
1502          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1503          * to address 0
1504          */
1505         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1506         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1507
1508         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1509                 vpte_t pdirindex;
1510
1511                 /*
1512                  * Calculate index for next page table.
1513                  */
1514                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1515                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1516                         break;
1517
1518                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1519                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1520                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1521                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1522                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1523                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1524                         continue;
1525                 }
1526
1527                 /*
1528                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1529                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1530                  */
1531                 if (ptpaddr == 0)
1532                         continue;
1533
1534                 /*
1535                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1536                  * by the current page table page, or to the end of the
1537                  * range being removed.
1538                  */
1539                 if (pdnxt > eindex)
1540                         pdnxt = eindex;
1541
1542                 /*
1543                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1544                  */
1545                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1546                         vm_offset_t va;
1547
1548                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1549                         if (*ptbase == 0)
1550                                 continue;
1551                         va = i386_ptob(sindex);
1552                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1553                                 break;
1554                 }
1555         }
1556         lwkt_reltoken(&vm_token);
1557 }
1558
1559 /*
1560  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1561  * Reflects back modify bits to the pager.
1562  *
1563  * This routine may not be called from an interrupt.
1564  *
1565  * No requirements.
1566  */
1567 static void
1568 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1569 {
1570         vpte_t *pte, tpte;
1571         pv_entry_t pv;
1572
1573 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1574         /*
1575          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1576          * pages!
1577          */
1578         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1579                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1580         }
1581 #endif
1582
1583         crit_enter();
1584         lwkt_gettoken(&vm_token);
1585         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1586                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1587                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1588
1589                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1590                 KKASSERT(pte != NULL);
1591
1592                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1593                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1594                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1595                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1596
1597                 if (tpte & VPTE_A)
1598                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1599
1600                 /*
1601                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1602                  */
1603                 if (tpte & VPTE_M) {
1604 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1605                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1606                                 kprintf(
1607         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1608                                     pv->pv_va, tpte);
1609                         }
1610 #endif
1611                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1612                                 vm_page_dirty(m);
1613                 }
1614                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1615                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1616                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1617                 m->md.pv_list_count--;
1618                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1619                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1620                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1621                 free_pv_entry(pv);
1622         }
1623         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1624         lwkt_reltoken(&vm_token);
1625         crit_exit();
1626 }
1627
1628 /*
1629  * Set the physical protection on the specified range of this map
1630  * as requested.
1631  *
1632  * This function may not be called from an interrupt if the map is
1633  * not the kernel_pmap.
1634  *
1635  * No requirements.
1636  */
1637 void
1638 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1639 {
1640         vpte_t *ptbase;
1641         vpte_t *ptep;
1642         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1643         vm_pindex_t sindex, eindex;
1644         vm_pindex_t sbase;
1645
1646         if (pmap == NULL)
1647                 return;
1648
1649         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1650                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1651                 return;
1652         }
1653
1654         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1655                 return;
1656
1657         lwkt_gettoken(&vm_token);
1658         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1659
1660         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1661         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1662         sbase = sindex;
1663
1664         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1665
1666                 unsigned pdirindex;
1667
1668                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1669
1670                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1671
1672                 /*
1673                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1674                  * Throw away the modified bit (?)
1675                  */
1676                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1677                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1678                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1679                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1680                         continue;
1681                 }
1682
1683                 /*
1684                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1685                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1686                  */
1687                 if (ptpaddr == 0)
1688                         continue;
1689
1690                 if (pdnxt > eindex) {
1691                         pdnxt = eindex;
1692                 }
1693
1694                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1695                         vpte_t pbits;
1696                         vm_page_t m;
1697
1698                         /*
1699                          * Clean managed pages and also check the accessed
1700                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1701                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1702                          * access will force a fault rather then setting
1703                          * the modified bit at an unexpected time.
1704                          */
1705                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1706                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1707                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1708                                                        i386_ptob(sindex));
1709                                 m = NULL;
1710                                 if (pbits & VPTE_A) {
1711                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1712                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1713                                         atomic_clear_long(ptep, VPTE_A);
1714                                 }
1715                                 if (pbits & VPTE_M) {
1716                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1717                                                 if (m == NULL)
1718                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1719                                                 vm_page_dirty(m);
1720                                         }
1721                                 }
1722                         } else {
1723                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1724                                                        i386_ptob(sindex));
1725                         }
1726                 }
1727         }
1728         lwkt_reltoken(&vm_token);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1733  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1734  *
1735  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1736  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1737  *
1738  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1739  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1740  *
1741  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1742  * kernel_pmap.
1743  *
1744  * No requirements.
1745  */
1746 void
1747 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1748            boolean_t wired)
1749 {
1750         vm_paddr_t pa;
1751         vpte_t *pte;
1752         vm_paddr_t opa;
1753         vpte_t origpte, newpte;
1754         vm_page_t mpte;
1755
1756         if (pmap == NULL)
1757                 return;
1758
1759         va &= VPTE_FRAME;
1760
1761         lwkt_gettoken(&vm_token);
1762
1763         /*
1764          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1765          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1766          */
1767         if (pmap == &kernel_pmap)
1768                 mpte = NULL;
1769         else
1770                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1771
1772         pte = pmap_pte(pmap, va);
1773
1774         /*
1775          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1776          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1777          */
1778         if (pte == NULL) {
1779                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1780                       pmap, (void *)va);
1781         }
1782
1783         /*
1784          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1785          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1786          * if an attempt is made to write to the page.
1787          */
1788         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1789         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1790         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1791
1792         if (origpte & VPTE_PS)
1793                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1794
1795         /*
1796          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1797          */
1798         if (origpte && (opa == pa)) {
1799                 /*
1800                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1801                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1802                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1803                  * the PT page will be also.
1804                  */
1805                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1806                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1807                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1808                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1809                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1810
1811                 /*
1812                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1813                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1814                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1815                  * bits below.
1816                  */
1817                 if (mpte)
1818                         mpte->hold_count--;
1819
1820                 /*
1821                  * We might be turning off write access to the page,
1822                  * so we go ahead and sense modify status.
1823                  */
1824                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1825                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1826                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1827                                 vm_page_t om;
1828                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1829                                 vm_page_dirty(om);
1830                         }
1831                         pa |= VPTE_MANAGED;
1832                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1833                 }
1834                 goto validate;
1835         } 
1836         /*
1837          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1838          * handle validating new mapping.
1839          */
1840         while (opa) {
1841                 int err;
1842                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1843                 if (err)
1844                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
1845                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1846                 origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1847                 opa = origpte & VPTE_FRAME;
1848                 if (opa) {
1849                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
1850                                 pmap, (void *)va);
1851                 }
1852         }
1853
1854         /*
1855          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1856          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1857          * called at interrupt time.
1858          */
1859         if (pmap_initialized && 
1860             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1861                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1862                 pa |= VPTE_MANAGED;
1863                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1864         }
1865
1866         /*
1867          * Increment counters
1868          */
1869         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1870         if (wired)
1871                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1872
1873 validate:
1874         /*
1875          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1876          */
1877         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1878
1879         if (wired)
1880                 newpte |= VPTE_WIRED;
1881         if (pmap != &kernel_pmap)
1882                 newpte |= VPTE_U;
1883
1884         /*
1885          * If the mapping or permission bits are different from the
1886          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1887          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1888          * to do now is update the bits.
1889          *
1890          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1891          * fault?
1892          */
1893         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1894                 *pte = newpte | VPTE_A;
1895                 if (newpte & VPTE_W)
1896                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1897         }
1898         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1899         lwkt_reltoken(&vm_token);
1900 }
1901
1902 /*
1903  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1904  *
1905  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1906  */
1907 void
1908 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1909 {
1910         vpte_t *pte;
1911         vm_paddr_t pa;
1912         vm_page_t mpte;
1913         unsigned ptepindex;
1914         vm_offset_t ptepa;
1915
1916         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1917
1918         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1919
1920         /*
1921          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1922          *
1923          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1924          * section following.
1925          */
1926         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1927
1928         lwkt_gettoken(&vm_token);
1929
1930         do {
1931                 /*
1932                  * Get the page directory entry
1933                  */
1934                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1935
1936                 /*
1937                  * If the page table page is mapped, we just increment
1938                  * the hold count, and activate it.
1939                  */
1940                 if (ptepa) {
1941                         if (ptepa & VPTE_PS)
1942                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1943                         if (pmap->pm_ptphint &&
1944                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1945                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1946                         } else {
1947                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1948                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1949                         }
1950                         if (mpte)
1951                                 mpte->hold_count++;
1952                 } else {
1953                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1954                 }
1955         } while (mpte == NULL);
1956
1957         /*
1958          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1959          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1960          * just return.
1961          */
1962         pte = pmap_pte(pmap, va);
1963         if (*pte) {
1964                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1965                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1966                 return;
1967         }
1968
1969         /*
1970          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1971          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1972          * called at interrupt time.
1973          */
1974         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1975                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1976                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1977         }
1978
1979         /*
1980          * Increment counters
1981          */
1982         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1983
1984         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1985
1986         /*
1987          * Now validate mapping with RO protection
1988          */
1989         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1990                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
1991         else
1992                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
1993         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
1994         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
1995         lwkt_reltoken(&vm_token);
1996 }
1997
1998 /*
1999  * Extract the physical address for the translation at the specified
2000  * virtual address in the pmap.
2001  *
2002  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
2003  * No requirements.
2004  */
2005 vm_paddr_t
2006 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2007 {
2008         vm_paddr_t rtval;
2009         vpte_t pte;
2010
2011         lwkt_gettoken(&vm_token);
2012         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
2013                 if (pte & VPTE_PS) {
2014                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
2015                         rtval |= va & SEG_MASK;
2016                 } else {
2017                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
2018                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
2019                 }
2020         } else {
2021                 rtval = 0;
2022         }
2023         lwkt_reltoken(&vm_token);
2024         return(rtval);
2025 }
2026
2027 #define MAX_INIT_PT (96)
2028
2029 /*
2030  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2031  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2032  * immediately after an mmap.
2033  *
2034  * No requirements.
2035  */
2036 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2037
2038 void
2039 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2040                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2041                     vm_size_t size, int limit)
2042 {
2043         struct rb_vm_page_scan_info info;
2044         struct lwp *lp;
2045         int psize;
2046
2047         /*
2048          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2049          * or object.
2050          */
2051         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2052                 return;
2053
2054         /*
2055          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2056          */
2057         lp = curthread->td_lwp;
2058         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2059                 return;
2060
2061         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2062
2063         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2064                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2065                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2066                 return;
2067         }
2068
2069         if (psize + pindex > object->size) {
2070                 if (object->size < pindex)
2071                         return;           
2072                 psize = object->size - pindex;
2073         }
2074
2075         if (psize == 0)
2076                 return;
2077
2078         /*
2079          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2080          * any valid pages found into the pmap.
2081          *
2082          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2083          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2084          */
2085         info.start_pindex = pindex;
2086         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2087         info.limit = limit;
2088         info.mpte = NULL;
2089         info.addr = addr;
2090         info.pmap = pmap;
2091
2092         crit_enter();
2093         lwkt_gettoken(&vm_token);
2094         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2095                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2096         lwkt_reltoken(&vm_token);
2097         crit_exit();
2098 }
2099
2100 /*
2101  * The caller must hold vm_token.
2102  */
2103 static
2104 int
2105 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2106 {
2107         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2108         vm_pindex_t rel_index;
2109         /*
2110          * don't allow an madvise to blow away our really
2111          * free pages allocating pv entries.
2112          */
2113         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2114                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2115                     return(-1);
2116         }
2117         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2118             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2119                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2120                         vm_page_deactivate(p);
2121                 vm_page_busy(p);
2122                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2123                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2124                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2125                 vm_page_wakeup(p);
2126         }
2127         return(0);
2128 }
2129
2130 /*
2131  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2132  * pre-fault the specified address.
2133  *
2134  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2135  * pte is already loaded into the slot.
2136  *
2137  * No requirements.
2138  */
2139 int
2140 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2141 {
2142         vpte_t *pte;
2143         int ret;
2144
2145         lwkt_gettoken(&vm_token);
2146         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2147                 ret = 0;
2148         } else {
2149                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2150                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2151         }
2152         lwkt_reltoken(&vm_token);
2153         return (ret);
2154 }
2155
2156 /*
2157  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2158  * The mapping must already exist in the pmap.
2159  *
2160  * No other requirements.
2161  */
2162 void
2163 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2164 {
2165         vpte_t *pte;
2166
2167         if (pmap == NULL)
2168                 return;
2169
2170         lwkt_gettoken(&vm_token);
2171         pte = get_ptbase(pmap, va);
2172
2173         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2174                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2175         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2176                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2177         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2178
2179         /*
2180          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2181          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2182          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2183          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2184          * wiring changes.
2185          */
2186         if (wired)
2187                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2188         else
2189                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2190         lwkt_reltoken(&vm_token);
2191 }
2192
2193 /*
2194  *      Copy the range specified by src_addr/len
2195  *      from the source map to the range dst_addr/len
2196  *      in the destination map.
2197  *
2198  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2199  */
2200 void
2201 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2202         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2203 {
2204         vm_offset_t addr;
2205         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2206         vm_offset_t pdnxt;
2207         vpte_t *src_frame;
2208         vpte_t *dst_frame;
2209         vm_page_t m;
2210
2211         /*
2212          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2213          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2214          * be the case.
2215          *
2216          * FIXME!
2217          */
2218         return;
2219
2220         if (dst_addr != src_addr)
2221                 return;
2222         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2223                 return;
2224         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2225                 return;
2226
2227         crit_enter();
2228
2229         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2230         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2231
2232         /*
2233          * critical section protection is required to maintain the page/object
2234          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2235          * their objects.
2236          */
2237         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2238                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2239                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2240                 vm_offset_t srcptepaddr;
2241                 unsigned ptepindex;
2242
2243                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2244                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2245
2246                 /*
2247                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2248                  * way below the low water mark of free pages or way
2249                  * above high water mark of used pv entries.
2250                  */
2251                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2252                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2253                         break;
2254                 
2255                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2256                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2257
2258                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2259                 if (srcptepaddr == 0)
2260                         continue;
2261                         
2262                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2263                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2264                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)srcptepaddr;
2265                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2266                         }
2267                         continue;
2268                 }
2269
2270                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2271                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2272                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2273                         continue;
2274                 }
2275
2276                 if (pdnxt > end_addr)
2277                         pdnxt = end_addr;
2278
2279                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2280                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2281                 while (addr < pdnxt) {
2282                         vpte_t ptetemp;
2283
2284                         ptetemp = *src_pte;
2285                         /*
2286                          * we only virtual copy managed pages
2287                          */
2288                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2289                                 /*
2290                                  * We have to check after allocpte for the
2291                                  * pte still being around...  allocpte can
2292                                  * block.
2293                                  *
2294                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2295                                  * we have to reload the tables.
2296                                  */
2297                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2298                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2299                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2300
2301                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2302                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2303                                         /*
2304                                          * Clear the modified and accessed
2305                                          * (referenced) bits during the copy.
2306                                          *
2307                                          * We do not have to clear the write
2308                                          * bit to force a fault-on-modify
2309                                          * because the real kernel's target
2310                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2311                                          */
2312                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2313                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2314                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2315                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2316                                                 dstmpte, m);
2317                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2318                                 } else {
2319                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2320                                 }
2321                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2322                                         break;
2323                         }
2324                         addr += PAGE_SIZE;
2325                         src_pte++;
2326                         dst_pte++;
2327                 }
2328         }
2329         crit_exit();
2330 }       
2331
2332 /*
2333  * pmap_zero_page:
2334  *
2335  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2336  *      contents.
2337  *
2338  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2339  *      required.
2340  */
2341 void
2342 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2343 {
2344         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2345
2346         crit_enter();
2347         if (*gd->gd_CMAP3)
2348                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2349         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2350         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2351
2352         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2353         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2354         crit_exit();
2355 }
2356
2357 /*
2358  * pmap_page_assertzero:
2359  *
2360  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2361  */
2362 void
2363 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2364 {
2365         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2366         int i;
2367
2368         crit_enter();
2369         if (*gd->gd_CMAP3)
2370                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2371         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2372                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2373         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2374         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2375             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2376                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2377                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2378             }
2379         }
2380         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2381         crit_exit();
2382 }
2383
2384 /*
2385  * pmap_zero_page:
2386  *
2387  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2388  *      its contents with bzero.
2389  *
2390  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2391  */
2392 void
2393 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2394 {
2395         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2396
2397         crit_enter();
2398         if (*gd->gd_CMAP3)
2399                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2400         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2401                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2402         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2403
2404         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2405         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2406         crit_exit();
2407 }
2408
2409 /*
2410  * pmap_copy_page:
2411  *
2412  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2413  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2414  *      is required.
2415  */
2416 void
2417 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2418 {
2419         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2420
2421         crit_enter();
2422         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2423                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2424         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2425                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2426
2427         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2428         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2429
2430         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2431         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2432
2433         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2434
2435         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2436         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2437         crit_exit();
2438 }
2439
2440 /*
2441  * pmap_copy_page_frag:
2442  *
2443  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2444  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2445  *      is required.
2446  */
2447 void
2448 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2449 {
2450         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2451
2452         crit_enter();
2453         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2454                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2455         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2456                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2457
2458         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2459         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2460
2461         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2462         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2463
2464         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2465               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2466               bytes);
2467
2468         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2469         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2470         crit_exit();
2471 }
2472
2473 /*
2474  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2475  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2476  * be changed upwards or downwards in the future; it
2477  * is only necessary that true be returned for a small
2478  * subset of pmaps for proper page aging.
2479  *
2480  * No requirements.
2481  */
2482 boolean_t
2483 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2484 {
2485         pv_entry_t pv;
2486         int loops = 0;
2487
2488         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2489                 return FALSE;
2490
2491         crit_enter();
2492         lwkt_gettoken(&vm_token);
2493
2494         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2495                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2496                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2497                         crit_exit();
2498                         return TRUE;
2499                 }
2500                 loops++;
2501                 if (loops >= 16)
2502                         break;
2503         }
2504         lwkt_reltoken(&vm_token);
2505         crit_exit();
2506         return (FALSE);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * Remove all pages from specified address space
2511  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2512  * is special cased for current process only, but
2513  * can have the more generic (and slightly slower)
2514  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2515  * in the case of running down an entire address space.
2516  *
2517  * No requirements.
2518  */
2519 void
2520 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2521 {
2522         vpte_t *pte, tpte;
2523         pv_entry_t pv, npv;
2524         vm_page_t m;
2525         int32_t save_generation;
2526
2527         crit_enter();
2528         lwkt_gettoken(&vm_token);
2529         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2530                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2531                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2532                         continue;
2533                 }
2534
2535                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2536
2537                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2538
2539                 /*
2540                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2541                  * at this time
2542                  */
2543                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2544                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2545                         continue;
2546                 }
2547                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2548
2549                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2550
2551                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2552                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2553
2554                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2555                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2556
2557                 /*
2558                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2559                  */
2560                 if (tpte & VPTE_M) {
2561                         vm_page_dirty(m);
2562                 }
2563
2564                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2565                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2566                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2567
2568                 m->md.pv_list_count--;
2569                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2570                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2571                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2572
2573                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2574                 free_pv_entry(pv);
2575
2576                 /*
2577                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2578                  * calls and other removals were made.
2579                  */
2580                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2581                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2582                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2583                 }
2584         }
2585         lwkt_reltoken(&vm_token);
2586         crit_exit();
2587 }
2588
2589 /*
2590  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2591  *
2592  * The caller must hold vm_token
2593  */
2594 static boolean_t
2595 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2596 {
2597         pv_entry_t pv;
2598         vpte_t *pte;
2599
2600         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2601                 return FALSE;
2602
2603         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2604                 return FALSE;
2605
2606         crit_enter();
2607
2608         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2609                 /*
2610                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2611                  * mark clean_map and ptes as never
2612                  * modified.
2613                  */
2614                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2615                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2616                                 continue;
2617                 }
2618
2619 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2620                 if (!pv->pv_pmap) {
2621                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2622                         continue;
2623                 }
2624 #endif
2625                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2626                 if (*pte & bit) {
2627                         crit_exit();
2628                         return TRUE;
2629                 }
2630         }
2631         crit_exit();
2632         return (FALSE);
2633 }
2634
2635 /*
2636  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2637  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2638  *
2639  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2640  *
2641  * The caller must hold vm_token
2642  */
2643 static __inline void
2644 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2645 {
2646         pv_entry_t pv;
2647         vpte_t *pte;
2648         vpte_t pbits;
2649
2650         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2651                 return;
2652
2653         crit_enter();
2654
2655         /*
2656          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2657          * setting RO do we need to clear the VAC?
2658          */
2659         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2660                 /*
2661                  * don't write protect pager mappings
2662                  */
2663                 if (bit == VPTE_W) {
2664                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2665                                 continue;
2666                 }
2667
2668 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2669                 if (!pv->pv_pmap) {
2670                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2671                         continue;
2672                 }
2673 #endif
2674
2675                 /*
2676                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2677                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2678                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2679                  *
2680                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2681                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2682                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2683                  * will never set our Modify bit again. 
2684                  */
2685                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2686                 if (*pte & bit) {
2687                         if (bit == VPTE_W) {
2688                                 /*
2689                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2690                                  * VPTE_W
2691                                  */
2692                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2693                                                        pv->pv_va);
2694                                 if (pbits & VPTE_M)
2695                                         vm_page_dirty(m);
2696                         } else if (bit == VPTE_M) {
2697                                 /*
2698                                  * We do not have to make the page read-only
2699                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2700                                  * kernel will make the real PTE read-only
2701                                  * or otherwise detect the write and set
2702                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2703                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2704                                  * above).  This allows the real kernel to
2705                                  * handle the write fault without forwarding
2706                                  * the fault to us.
2707                                  */
2708                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2709                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2710                                 /*
2711                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2712                                  * the caller doesn't want us to update
2713                                  * the dirty status of the VM page.
2714                                  */
2715                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2716                         } else {
2717                                 /*
2718                                  * We've been asked to clear bits that do
2719                                  * not interact with hardware.
2720                                  */
2721                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2722                         }
2723                 }
2724         }
2725         crit_exit();
2726 }
2727
2728 /*
2729  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2730  *
2731  * No requirements.
2732  */
2733 void
2734 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2735 {
2736         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2737                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2738                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2739                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2740                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2741                 } else {
2742                         pmap_remove_all(m);
2743                 }
2744                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2745         }
2746 }
2747
2748 vm_paddr_t
2749 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2750 {
2751         return (i386_ptob(ppn));
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2756  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2757  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2758  * reference bits set.
2759  *
2760  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2761  * should be tested and standardized at some point in the future for
2762  * optimal aging of shared pages.
2763  *
2764  * No requirements.
2765  */
2766 int
2767 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2768 {
2769         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2770         vpte_t *pte;
2771         int rtval = 0;
2772
2773         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2774                 return (rtval);
2775
2776         crit_enter();
2777         lwkt_gettoken(&vm_token);
2778
2779         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2780
2781                 pvf = pv;
2782
2783                 do {
2784                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2785
2786                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2787
2788                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2789
2790                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2791                                 continue;
2792
2793                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2794
2795                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2796 #ifdef SMP
2797                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2798 #else
2799                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
2800 #endif
2801                                 rtval++;
2802                                 if (rtval > 4) {
2803                                         break;
2804                                 }
2805                         }
2806                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2807         }
2808         lwkt_reltoken(&vm_token);
2809         crit_exit();
2810
2811         return (rtval);
2812 }
2813
2814 /*
2815  * Return whether or not the specified physical page was modified
2816  * in any physical maps.
2817  *
2818  * No requirements.
2819  */
2820 boolean_t
2821 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2822 {
2823         boolean_t res;
2824
2825         lwkt_gettoken(&vm_token);
2826         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
2827         lwkt_reltoken(&vm_token);
2828         return (res);
2829 }
2830
2831 /*
2832  * Clear the modify bits on the specified physical page.
2833  *
2834  * No requirements.
2835  */
2836 void
2837 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2838 {
2839         lwkt_gettoken(&vm_token);
2840         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2841         lwkt_reltoken(&vm_token);
2842 }
2843
2844 /*
2845  * Clear the reference bit on the specified physical page.
2846  *
2847  * No requirements.
2848  */
2849 void
2850 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2851 {
2852         lwkt_gettoken(&vm_token);
2853         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2854         lwkt_reltoken(&vm_token);
2855 }
2856
2857 /*
2858  * Miscellaneous support routines follow
2859  */
2860
2861 static void
2862 i386_protection_init(void)
2863 {
2864         int *kp, prot;
2865
2866         kp = protection_codes;
2867         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2868                 if (prot & VM_PROT_READ)
2869                         *kp |= VPTE_R;
2870                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2871                         *kp |= VPTE_W;
2872                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2873                         *kp |= VPTE_X;
2874                 ++kp;
2875         }
2876 }
2877
2878 #if 0
2879
2880 /*
2881  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2882  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2883  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2884  * NOT real memory.
2885  *
2886  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2887  * a time.
2888  */
2889 void *
2890 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2891 {
2892         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2893         vpte_t *pte;
2894
2895         offset = pa & PAGE_MASK;
2896         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2897
2898         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
2899         if (!va)
2900                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2901
2902         pa = pa & VPTE_FRAME;
2903         for (tmpva = va; size > 0;) {
2904                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2905                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2906                 size -= PAGE_SIZE;
2907                 tmpva += PAGE_SIZE;
2908                 pa += PAGE_SIZE;
2909         }
2910         cpu_invltlb();
2911         smp_invltlb();
2912
2913         return ((void *)(va + offset));
2914 }
2915
2916 void
2917 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2918 {
2919         vm_offset_t base, offset;
2920
2921         base = va & VPTE_FRAME;
2922         offset = va & PAGE_MASK;
2923         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2924         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2925         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2926 }
2927
2928 #endif
2929
2930 /*
2931  * Perform the pmap work for mincore
2932  *
2933  * No requirements.
2934  */
2935 int
2936 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2937 {
2938         vpte_t *ptep, pte;
2939         vm_page_t m;
2940         int val = 0;
2941
2942         lwkt_gettoken(&vm_token);
2943         
2944         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2945         if (ptep == 0) {
2946                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2947                 return 0;
2948         }
2949
2950         if ((pte = *ptep) != 0) {
2951                 vm_paddr_t pa;
2952
2953                 val = MINCORE_INCORE;
2954                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2955                         goto done;
2956
2957                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2958
2959                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2960
2961                 /*
2962                  * Modified by us
2963                  */
2964                 if (pte & VPTE_M)
2965                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2966                 /*
2967                  * Modified by someone
2968                  */
2969                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
2970                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2971                 /*
2972                  * Referenced by us
2973                  */
2974                 if (pte & VPTE_A)
2975                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2976
2977                 /*
2978                  * Referenced by someone
2979                  */
2980                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
2981                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2982                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2983                 }
2984         } 
2985 done:
2986         lwkt_reltoken(&vm_token);
2987         return val;
2988 }
2989
2990 void
2991 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
2992 {
2993         struct vmspace *oldvm;
2994         struct lwp *lp;
2995
2996         oldvm = p->p_vmspace;
2997         crit_enter();
2998         if (oldvm != newvm) {
2999                 p->p_vmspace = newvm;
3000                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3001                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3002                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3003                 if (adjrefs) {
3004                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3005                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3006                 }
3007         }
3008         crit_exit();
3009 }
3010
3011 void
3012 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3013 {
3014         struct vmspace *oldvm;
3015         struct pmap *pmap;
3016
3017         crit_enter();
3018         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3019
3020         if (oldvm != newvm) {
3021                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3022                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3023                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3024 #if defined(SMP)
3025                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3026 #else
3027                         pmap->pm_active |= 1;
3028 #endif
3029 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3030                         tlb_flush_count++;
3031 #endif
3032                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3033 #if defined(SMP)
3034                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3035 #else
3036                         pmap->pm_active &= ~1;
3037 #endif
3038                 }
3039         }
3040         crit_exit();
3041 }
3042
3043
3044 vm_offset_t
3045 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3046 {
3047
3048         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3049                 return addr;
3050         }
3051
3052         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3053         return addr;
3054 }
3055
3056 /*
3057  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3058  */
3059 vm_page_t
3060 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3061 {
3062         vpte_t *ptep;
3063
3064         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3065         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
3066         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3067 }