kernel -- x86_64: Do not set reserved bits in CR3.
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
6  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
7  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
8  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
9  * Copyright (c) 2011-2012 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
25  *    must display the following acknowledgement:
26  *      This product includes software developed by the University of
27  *      California, Berkeley and its contributors.
28  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
29  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
30  *    without specific prior written permission.
31  *
32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
42  * SUCH DAMAGE.
43  */
44 /*
45  * Manage physical address maps for x86-64 systems.
46  */
47
48 #if JG
49 #include "opt_disable_pse.h"
50 #include "opt_pmap.h"
51 #endif
52 #include "opt_msgbuf.h"
53
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/proc.h>
58 #include <sys/msgbuf.h>
59 #include <sys/vmmeter.h>
60 #include <sys/mman.h>
61
62 #include <vm/vm.h>
63 #include <vm/vm_param.h>
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/lock.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_page.h>
68 #include <vm/vm_map.h>
69 #include <vm/vm_object.h>
70 #include <vm/vm_extern.h>
71 #include <vm/vm_pageout.h>
72 #include <vm/vm_pager.h>
73 #include <vm/vm_zone.h>
74
75 #include <sys/user.h>
76 #include <sys/thread2.h>
77 #include <sys/sysref2.h>
78 #include <sys/spinlock2.h>
79 #include <vm/vm_page2.h>
80
81 #include <machine/cputypes.h>
82 #include <machine/md_var.h>
83 #include <machine/specialreg.h>
84 #include <machine/smp.h>
85 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
86 #include <machine/globaldata.h>
87 #include <machine/pmap.h>
88 #include <machine/pmap_inval.h>
89 #include <machine/inttypes.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 #define PMAP_KEEP_PDIRS
94 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
95 #define PMAP_SHPGPERPROC 2000
96 #endif
97
98 #if defined(DIAGNOSTIC)
99 #define PMAP_DIAGNOSTIC
100 #endif
101
102 #define MINPV 2048
103
104 /*
105  * pmap debugging will report who owns a pv lock when blocking.
106  */
107 #ifdef PMAP_DEBUG
108
109 #define PMAP_DEBUG_DECL         ,const char *func, int lineno
110 #define PMAP_DEBUG_ARGS         , __func__, __LINE__
111 #define PMAP_DEBUG_COPY         , func, lineno
112
113 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex            \
114                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
115 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv                     \
116                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
117 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv                 \
118                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
119 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp  \
120                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
121
122 #else
123
124 #define PMAP_DEBUG_DECL
125 #define PMAP_DEBUG_ARGS
126 #define PMAP_DEBUG_COPY
127
128 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex)
129 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv)
130 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv)
131 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)
132
133 #endif
134
135 /*
136  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
137  */
138 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
139
140 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
141 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
142 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
143 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
144 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
145
146 /*
147  * Given a map and a machine independent protection code,
148  * convert to a vax protection code.
149  */
150 #define pte_prot(m, p)          \
151         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
152 static int protection_codes[8];
153
154 struct pmap kernel_pmap;
155 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
156
157 MALLOC_DEFINE(M_OBJPMAP, "objpmap", "pmaps associated with VM objects");
158
159 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
160 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
161 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
162 vm_offset_t virtual2_end;
163 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
164 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
165 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
166 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
167 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
168 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
169 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
170 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
171
172 static int ndmpdp;
173 static vm_paddr_t dmaplimit;
174 static int nkpt;
175 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
176
177 static uint64_t KPTbase;
178 static uint64_t KPTphys;
179 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
180 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
181 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
182 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
183
184 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
185 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
186
187 /*
188  * Data for the pv entry allocation mechanism
189  */
190 static vm_zone_t pvzone;
191 static struct vm_zone pvzone_store;
192 static struct vm_object pvzone_obj;
193 static int pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
194 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
195 static struct pv_entry *pvinit;
196
197 /*
198  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
199  */
200 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
201 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
202 static pt_entry_t *msgbufmap;
203 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
204
205 /*
206  * Crashdump maps.
207  */
208 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
209 static caddr_t crashdumpmap;
210
211 static int pmap_yield_count = 64;
212 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_yield_count, CTLFLAG_RW,
213     &pmap_yield_count, 0, "Yield during init_pt/release");
214 static int pmap_mmu_optimize = 0;
215 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_mmu_optimize, CTLFLAG_RW,
216     &pmap_mmu_optimize, 0, "Share page table pages when possible");
217
218 #define DISABLE_PSE
219
220 static void pv_hold(pv_entry_t pv);
221 static int _pv_hold_try(pv_entry_t pv
222                                 PMAP_DEBUG_DECL);
223 static void pv_drop(pv_entry_t pv);
224 static void _pv_lock(pv_entry_t pv
225                                 PMAP_DEBUG_DECL);
226 static void pv_unlock(pv_entry_t pv);
227 static pv_entry_t _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew
228                                 PMAP_DEBUG_DECL);
229 static pv_entry_t _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex
230                                 PMAP_DEBUG_DECL);
231 static pv_entry_t pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp);
232 static pv_entry_t pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex);
233 static void pv_put(pv_entry_t pv);
234 static void pv_free(pv_entry_t pv);
235 static void *pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex);
236 static pv_entry_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
237                       pv_entry_t *pvpp);
238 static pv_entry_t pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
239                       pv_entry_t *pvpp, vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va);
240 static void pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
241                       struct pmap_inval_info *info);
242 static vm_page_t pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv);
243 static int pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp);
244
245 struct pmap_scan_info;
246 static void pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
247                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
248                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
249 static void pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
250                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
251                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
252
253 static void i386_protection_init (void);
254 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
255 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
256 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
257
258 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
259 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
260
261 static unsigned pdir4mb;
262
263 static int
264 pv_entry_compare(pv_entry_t pv1, pv_entry_t pv2)
265 {
266         if (pv1->pv_pindex < pv2->pv_pindex)
267                 return(-1);
268         if (pv1->pv_pindex > pv2->pv_pindex)
269                 return(1);
270         return(0);
271 }
272
273 RB_GENERATE2(pv_entry_rb_tree, pv_entry, pv_entry,
274              pv_entry_compare, vm_pindex_t, pv_pindex);
275
276 /*
277  * Move the kernel virtual free pointer to the next
278  * 2MB.  This is used to help improve performance
279  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
280  * (.text, .data, .bss)
281  */
282 static
283 vm_offset_t
284 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
285 {
286         vm_offset_t newaddr = addr;
287
288         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
289         return newaddr;
290 }
291
292 /*
293  * pmap_pte_quick:
294  *
295  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
296  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
297  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
298  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
299  */
300 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
301
302 static
303 pt_entry_t *
304 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
305 {
306         return pmap_pte(pmap, va);
307 }
308
309 /*
310  * Returns the pindex of a page table entry (representing a terminal page).
311  * There are NUPTE_TOTAL page table entries possible (a huge number)
312  *
313  * x86-64 has a 48-bit address space, where bit 47 is sign-extended out.
314  * We want to properly translate negative KVAs.
315  */
316 static __inline
317 vm_pindex_t
318 pmap_pte_pindex(vm_offset_t va)
319 {
320         return ((va >> PAGE_SHIFT) & (NUPTE_TOTAL - 1));
321 }
322
323 /*
324  * Returns the pindex of a page table.
325  */
326 static __inline
327 vm_pindex_t
328 pmap_pt_pindex(vm_offset_t va)
329 {
330         return (NUPTE_TOTAL + ((va >> PDRSHIFT) & (NUPT_TOTAL - 1)));
331 }
332
333 /*
334  * Returns the pindex of a page directory.
335  */
336 static __inline
337 vm_pindex_t
338 pmap_pd_pindex(vm_offset_t va)
339 {
340         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
341                 ((va >> PDPSHIFT) & (NUPD_TOTAL - 1)));
342 }
343
344 static __inline
345 vm_pindex_t
346 pmap_pdp_pindex(vm_offset_t va)
347 {
348         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
349                 ((va >> PML4SHIFT) & (NUPDP_TOTAL - 1)));
350 }
351
352 static __inline
353 vm_pindex_t
354 pmap_pml4_pindex(void)
355 {
356         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL + NUPDP_TOTAL);
357 }
358
359 /*
360  * Return various clipped indexes for a given VA
361  *
362  * Returns the index of a pte in a page table, representing a terminal
363  * page.
364  */
365 static __inline
366 vm_pindex_t
367 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
368 {
369         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
370 }
371
372 /*
373  * Returns the index of a pt in a page directory, representing a page
374  * table.
375  */
376 static __inline
377 vm_pindex_t
378 pmap_pt_index(vm_offset_t va)
379 {
380         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
381 }
382
383 /*
384  * Returns the index of a pd in a page directory page, representing a page
385  * directory.
386  */
387 static __inline
388 vm_pindex_t
389 pmap_pd_index(vm_offset_t va)
390 {
391         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
392 }
393
394 /*
395  * Returns the index of a pdp in the pml4 table, representing a page
396  * directory page.
397  */
398 static __inline
399 vm_pindex_t
400 pmap_pdp_index(vm_offset_t va)
401 {
402         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
403 }
404
405 /*
406  * Generic procedure to index a pte from a pt, pd, or pdp.
407  *
408  * NOTE: Normally passed pindex as pmap_xx_index().  pmap_xx_pindex() is NOT
409  *       a page table page index but is instead of PV lookup index.
410  */
411 static
412 void *
413 pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
414 {
415         pt_entry_t *pte;
416
417         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
418         return(&pte[pindex]);
419 }
420
421 /*
422  * Return pointer to PDP slot in the PML4
423  */
424 static __inline
425 pml4_entry_t *
426 pmap_pdp(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
427 {
428         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pdp_index(va)]);
429 }
430
431 /*
432  * Return pointer to PD slot in the PDP given a pointer to the PDP
433  */
434 static __inline
435 pdp_entry_t *
436 pmap_pdp_to_pd(pml4_entry_t pdp_pte, vm_offset_t va)
437 {
438         pdp_entry_t *pd;
439
440         pd = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pdp_pte & PG_FRAME);
441         return (&pd[pmap_pd_index(va)]);
442 }
443
444 /*
445  * Return pointer to PD slot in the PDP.
446  */
447 static __inline
448 pdp_entry_t *
449 pmap_pd(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
450 {
451         pml4_entry_t *pdp;
452
453         pdp = pmap_pdp(pmap, va);
454         if ((*pdp & PG_V) == 0)
455                 return NULL;
456         return (pmap_pdp_to_pd(*pdp, va));
457 }
458
459 /*
460  * Return pointer to PT slot in the PD given a pointer to the PD
461  */
462 static __inline
463 pd_entry_t *
464 pmap_pd_to_pt(pdp_entry_t pd_pte, vm_offset_t va)
465 {
466         pd_entry_t *pt;
467
468         pt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pd_pte & PG_FRAME);
469         return (&pt[pmap_pt_index(va)]);
470 }
471
472 /*
473  * Return pointer to PT slot in the PD
474  *
475  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps (embedded in objects) do not have PDPs,
476  *                   so we cannot lookup the PD via the PDP.  Instead we
477  *                   must look it up via the pmap.
478  */
479 static __inline
480 pd_entry_t *
481 pmap_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
482 {
483         pdp_entry_t *pd;
484         pv_entry_t pv;
485         vm_pindex_t pd_pindex;
486
487         if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
488                 pd_pindex = pmap_pd_pindex(va);
489                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
490                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pd_pindex);
491                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
492                 if (pv == NULL || pv->pv_m == NULL)
493                         return NULL;
494                 return (pmap_pd_to_pt(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m), va));
495         } else {
496                 pd = pmap_pd(pmap, va);
497                 if (pd == NULL || (*pd & PG_V) == 0)
498                          return NULL;
499                 return (pmap_pd_to_pt(*pd, va));
500         }
501 }
502
503 /*
504  * Return pointer to PTE slot in the PT given a pointer to the PT
505  */
506 static __inline
507 pt_entry_t *
508 pmap_pt_to_pte(pd_entry_t pt_pte, vm_offset_t va)
509 {
510         pt_entry_t *pte;
511
512         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pt_pte & PG_FRAME);
513         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
514 }
515
516 /*
517  * Return pointer to PTE slot in the PT
518  */
519 static __inline
520 pt_entry_t *
521 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
522 {
523         pd_entry_t *pt;
524
525         pt = pmap_pt(pmap, va);
526         if (pt == NULL || (*pt & PG_V) == 0)
527                  return NULL;
528         if ((*pt & PG_PS) != 0)
529                 return ((pt_entry_t *)pt);
530         return (pmap_pt_to_pte(*pt, va));
531 }
532
533 /*
534  * Of all the layers (PTE, PT, PD, PDP, PML4) the best one to cache is
535  * the PT layer.  This will speed up core pmap operations considerably.
536  */
537 static __inline
538 void
539 pv_cache(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
540 {
541         if (pindex >= pmap_pt_pindex(0) && pindex <= pmap_pd_pindex(0))
542                 pv->pv_pmap->pm_pvhint = pv;
543 }
544
545
546 /*
547  * KVM - return address of PT slot in PD
548  */
549 static __inline
550 pd_entry_t *
551 vtopt(vm_offset_t va)
552 {
553         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
554                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
555
556         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
557 }
558
559 /*
560  * KVM - return address of PTE slot in PT
561  */
562 static __inline
563 pt_entry_t *
564 vtopte(vm_offset_t va)
565 {
566         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
567                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
568
569         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
570 }
571
572 static uint64_t
573 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, long n)
574 {
575         uint64_t ret;
576
577         ret = *firstaddr;
578         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
579         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
580         return (ret);
581 }
582
583 static
584 void
585 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
586 {
587         long i;         /* must be 64 bits */
588         long nkpt_base;
589         long nkpt_phys;
590         int j;
591
592         /*
593          * We are running (mostly) V=P at this point
594          *
595          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
596          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
597          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
598          *
599          * Maxmem is in pages.
600          *
601          * ndmpdp is the number of 1GB pages we wish to map.
602          */
603         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
604         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
605                 ndmpdp = 4;
606         KKASSERT(ndmpdp <= NKPDPE * NPDEPG);
607
608         /*
609          * Starting at the beginning of kvm (not KERNBASE).
610          */
611         nkpt_phys = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
612         nkpt_phys += (Maxmem * sizeof(struct pv_entry) + NBPDR - 1) / NBPDR;
613         nkpt_phys += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E +
614                        ndmpdp) + 511) / 512;
615         nkpt_phys += 128;
616
617         /*
618          * Starting at KERNBASE - map 2G worth of page table pages.
619          * KERNBASE is offset -2G from the end of kvm.
620          */
621         nkpt_base = (NPDPEPG - KPDPI) * NPTEPG; /* typically 2 x 512 */
622
623         /*
624          * Allocate pages
625          */
626         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt_base);
627         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt_phys);
628         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
629         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
630         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
631
632         /*
633          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
634          * that is where we start populating the page table pages.
635          * Basically this is the end - 2.
636          */
637         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
638
639         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
640         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
641                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
642         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
643
644         /*
645          * Fill in the underlying page table pages for the area around
646          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
647          *
648          * Read-only from zero to physfree
649          * XXX not fully used, underneath 2M pages
650          */
651         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
652                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
653                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
654         }
655
656         /*
657          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
658          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
659          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
660          * data, bss, and initial pre-allocations.
661          */
662         for (i = 0; i < nkpt_base; i++) {
663                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
664                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V;
665         }
666         for (i = 0; i < nkpt_phys; i++) {
667                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
668                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
669         }
670
671         /*
672          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
673          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
674          * above in the KERNBASE area.
675          */
676         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
677                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
678                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
679         }
680
681         /*
682          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
683          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
684          */
685         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
686                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
687                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
688                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
689                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
690         }
691
692         /*
693          * Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages
694          * Preset PG_M and PG_A because demotion expects it.
695          *
696          * When filling in entries in the PD pages make sure any excess
697          * entries are set to zero as we allocated enough PD pages
698          */
699         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
700                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
701                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
702                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
703                                                        PG_G | PG_M | PG_A;
704                 }
705
706                 /*
707                  * And the direct map space's PDP
708                  */
709                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
710                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
711                                                         (i << PAGE_SHIFT);
712                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
713                 }
714         } else {
715                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
716                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
717                                                 (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
718                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
719                                                          PG_G | PG_M | PG_A;
720                 }
721         }
722
723         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
724         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
725         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
726
727         /*
728          * Connect the Direct Map slots up to the PML4
729          */
730         for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
731                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I + j] =
732                         (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
733                         PG_RW | PG_V | PG_U;
734         }
735
736         /*
737          * Connect the KVA slot up to the PML4
738          */
739         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
740         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
741 }
742
743 /*
744  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
745  *
746  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
747  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
748  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
749  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
750  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
751  *      (physical) address starting relative to 0]
752  */
753 void
754 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
755 {
756         vm_offset_t va;
757         pt_entry_t *pte;
758
759         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
760         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
761         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
762
763         avail_start = *firstaddr;
764
765         /*
766          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
767          */
768         create_pagetables(firstaddr);
769
770         virtual2_start = KvaStart;
771         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
772
773         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
774         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
775
776         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
777
778         /* XXX do %cr0 as well */
779         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
780         load_cr3(KPML4phys);
781
782         /*
783          * Initialize protection array.
784          */
785         i386_protection_init();
786
787         /*
788          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
789          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
790          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
791          */
792         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
793         kernel_pmap.pm_count = 1;
794         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
795         RB_INIT(&kernel_pmap.pm_pvroot);
796         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
797         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
798
799         /*
800          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
801          * mapping of pages.
802          */
803 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
804         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
805
806         va = virtual_start;
807         pte = vtopte(va);
808
809         /*
810          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
811          */
812         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
813
814         /*
815          * Crashdump maps.
816          */
817         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
818
819         /*
820          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
821          * /dev/mem.
822          */
823         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
824
825         /*
826          * msgbufp is used to map the system message buffer.
827          * XXX msgbufmap is not used.
828          */
829         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
830                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
831
832         virtual_start = va;
833
834         *CMAP1 = 0;
835
836         /*
837          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
838          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
839          * works under UP because self-referential page table mappings
840          */
841         pgeflag = 0;
842
843 /*
844  * Initialize the 4MB page size flag
845  */
846         pseflag = 0;
847 /*
848  * The 4MB page version of the initial
849  * kernel page mapping.
850  */
851         pdir4mb = 0;
852
853 #if !defined(DISABLE_PSE)
854         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
855                 pt_entry_t ptditmp;
856                 /*
857                  * Note that we have enabled PSE mode
858                  */
859                 pseflag = PG_PS;
860                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
861                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
862                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
863                 pdir4mb = ptditmp;
864         }
865 #endif
866         cpu_invltlb();
867 }
868
869 /*
870  * Set 4mb pdir for mp startup
871  */
872 void
873 pmap_set_opt(void)
874 {
875         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
876                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
877                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
878                         cpu_invltlb();
879                 }
880         }
881 }
882
883 /*
884  *      Initialize the pmap module.
885  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
886  *      system needs to map virtual memory.
887  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
888  *      way, discontiguous physical memory.
889  */
890 void
891 pmap_init(void)
892 {
893         int i;
894         int initial_pvs;
895
896         /*
897          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
898          * pv_head_table.
899          */
900
901         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
902                 vm_page_t m;
903
904                 m = &vm_page_array[i];
905                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
906         }
907
908         /*
909          * init the pv free list
910          */
911         initial_pvs = vm_page_array_size;
912         if (initial_pvs < MINPV)
913                 initial_pvs = MINPV;
914         pvzone = &pvzone_store;
915         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
916                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
917         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
918                   pvinit, initial_pvs);
919
920         /*
921          * Now it is safe to enable pv_table recording.
922          */
923         pmap_initialized = TRUE;
924 }
925
926 /*
927  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
928  * high water mark so that the system can recover from excessive
929  * numbers of pv entries.
930  */
931 void
932 pmap_init2(void)
933 {
934         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
935         int entry_max;
936
937         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
938         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
939         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
940         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
941
942         /*
943          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
944          */
945         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
946         if (entry_max <= 0)
947                 entry_max = 1;
948
949         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
950 }
951
952
953 /***************************************************
954  * Low level helper routines.....
955  ***************************************************/
956
957 /*
958  * this routine defines the region(s) of memory that should
959  * not be tested for the modified bit.
960  */
961 static __inline
962 int
963 pmap_track_modified(vm_pindex_t pindex)
964 {
965         vm_offset_t va = (vm_offset_t)pindex << PAGE_SHIFT;
966         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
967                 return 1;
968         else
969                 return 0;
970 }
971
972 /*
973  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
974  * The page must be wired for this to work reliably.
975  *
976  * XXX for the moment we're using pv_find() instead of pv_get(), as
977  *     callers might be expecting non-blocking operation.
978  */
979 vm_paddr_t 
980 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
981 {
982         vm_paddr_t rtval;
983         pv_entry_t pt_pv;
984         pt_entry_t *ptep;
985
986         rtval = 0;
987         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
988                 /*
989                  * Kernel page directories might be direct-mapped and
990                  * there is typically no PV tracking of pte's
991                  */
992                 pd_entry_t *pt;
993
994                 pt = pmap_pt(pmap, va);
995                 if (pt && (*pt & PG_V)) {
996                         if (*pt & PG_PS) {
997                                 rtval = *pt & PG_PS_FRAME;
998                                 rtval |= va & PDRMASK;
999                         } else {
1000                                 ptep = pmap_pt_to_pte(*pt, va);
1001                                 if (*pt & PG_V) {
1002                                         rtval = *ptep & PG_FRAME;
1003                                         rtval |= va & PAGE_MASK;
1004                                 }
1005                         }
1006                 }
1007         } else {
1008                 /*
1009                  * User pages currently do not direct-map the page directory
1010                  * and some pages might not used managed PVs.  But all PT's
1011                  * will have a PV.
1012                  */
1013                 pt_pv = pv_find(pmap, pmap_pt_pindex(va));
1014                 if (pt_pv) {
1015                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1016                         if (*ptep & PG_V) {
1017                                 rtval = *ptep & PG_FRAME;
1018                                 rtval |= va & PAGE_MASK;
1019                         }
1020                         pv_drop(pt_pv);
1021                 }
1022         }
1023         return rtval;
1024 }
1025
1026 /*
1027  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
1028  */
1029 vm_paddr_t
1030 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1031 {
1032         pd_entry_t pt;          /* pt entry in pd */
1033         vm_paddr_t pa;
1034
1035         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1036                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1037         } else {
1038                 pt = *vtopt(va);
1039                 if (pt & PG_PS) {
1040                         pa = (pt & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1041                 } else {
1042                         /*
1043                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1044                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1045                          * be used to access the PTE because it would use the
1046                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1047                          * because the page table page is preserved by the
1048                          * promotion.
1049                          */
1050                         pa = *pmap_pt_to_pte(pt, va);
1051                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1052                 }
1053         }
1054         return pa;
1055 }
1056
1057 /***************************************************
1058  * Low level mapping routines.....
1059  ***************************************************/
1060
1061 /*
1062  * Routine: pmap_kenter
1063  * Function:
1064  *      Add a wired page to the KVA
1065  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
1066  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
1067  */
1068 void 
1069 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1070 {
1071         pt_entry_t *pte;
1072         pt_entry_t npte;
1073         pmap_inval_info info;
1074
1075         pmap_inval_init(&info);                         /* XXX remove */
1076         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1077         pte = vtopte(va);
1078         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);  /* XXX remove */
1079         *pte = npte;
1080         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);    /* XXX remove */
1081         pmap_inval_done(&info);                         /* XXX remove */
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Routine: pmap_kenter_quick
1086  * Function:
1087  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
1088  *      mapping on the current CPU.
1089  */
1090 void
1091 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1092 {
1093         pt_entry_t *pte;
1094         pt_entry_t npte;
1095
1096         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1097         pte = vtopte(va);
1098         *pte = npte;
1099         cpu_invlpg((void *)va);
1100 }
1101
1102 void
1103 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
1104 {
1105         pmap_inval_info info;
1106
1107         pmap_inval_init(&info);
1108         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1109         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1110         pmap_inval_done(&info);
1111 }
1112
1113 void
1114 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
1115 {
1116         cpu_invlpg((void *)va);
1117 }
1118
1119 /*
1120  * remove a page from the kernel pagetables
1121  */
1122 void
1123 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1124 {
1125         pt_entry_t *pte;
1126         pmap_inval_info info;
1127
1128         pmap_inval_init(&info);
1129         pte = vtopte(va);
1130         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1131         (void)pte_load_clear(pte);
1132         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1133         pmap_inval_done(&info);
1134 }
1135
1136 void
1137 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1138 {
1139         pt_entry_t *pte;
1140         pte = vtopte(va);
1141         (void)pte_load_clear(pte);
1142         cpu_invlpg((void *)va);
1143 }
1144
1145 /*
1146  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1147  */
1148 void
1149 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1150 {
1151         atomic_set_long(vtopte(va), PG_RW);
1152         cpu_invlpg((void *)va);
1153 }
1154
1155 void
1156 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1157 {
1158         atomic_set_long(vtopte(va), PG_N);
1159         cpu_invlpg((void *)va);
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1164  * address space during the low level boot, typically to map the
1165  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1166  *
1167  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1168  * kernel text+data.
1169  *
1170  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1171  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1172  * have access to the related pointers.
1173  */
1174 vm_offset_t
1175 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1176 {
1177         vm_offset_t va;
1178         vm_offset_t va_start;
1179
1180         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1181
1182         va_start = *virtp;
1183         va = va_start;
1184
1185         while (start < end) {
1186                 pmap_kenter_quick(va, start);
1187                 va += PAGE_SIZE;
1188                 start += PAGE_SIZE;
1189         }
1190         *virtp = va;
1191         return va_start;
1192 }
1193
1194
1195 /*
1196  * Add a list of wired pages to the kva
1197  * this routine is only used for temporary
1198  * kernel mappings that do not need to have
1199  * page modification or references recorded.
1200  * Note that old mappings are simply written
1201  * over.  The page *must* be wired.
1202  */
1203 void
1204 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1205 {
1206         vm_offset_t end_va;
1207
1208         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1209                 
1210         while (va < end_va) {
1211                 pt_entry_t *pte;
1212
1213                 pte = vtopte(va);
1214                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1215                 cpu_invlpg((void *)va);
1216                 va += PAGE_SIZE;
1217                 m++;
1218         }
1219         smp_invltlb();
1220 }
1221
1222 /*
1223  * This routine jerks page mappings from the
1224  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1225  *
1226  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1227  */
1228 void
1229 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1230 {
1231         vm_offset_t end_va;
1232
1233         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1234
1235         while (va < end_va) {
1236                 pt_entry_t *pte;
1237
1238                 pte = vtopte(va);
1239                 (void)pte_load_clear(pte);
1240                 cpu_invlpg((void *)va);
1241                 va += PAGE_SIZE;
1242         }
1243         smp_invltlb();
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1248  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1249  */
1250 void
1251 pmap_init_thread(thread_t td)
1252 {
1253         /* enforce pcb placement & alignment */
1254         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1255         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
1256         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1257         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
1258 }
1259
1260 /*
1261  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1262  */
1263 void
1264 pmap_init_proc(struct proc *p)
1265 {
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1270  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1271  *
1272  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1273  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1274  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1275  */
1276 void
1277 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1278 {
1279         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1280         pmap->pm_count = 1;
1281         pmap->pm_active = 0;
1282         pmap->pm_pvhint = NULL;
1283         RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1284         spin_init(&pmap->pm_spin);
1285         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1286         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1291  * such as one in a vmspace structure.
1292  */
1293 static void
1294 pmap_pinit_simple(struct pmap *pmap)
1295 {
1296         /*
1297          * Misc initialization
1298          */
1299         pmap->pm_count = 1;
1300         pmap->pm_active = 0;
1301         pmap->pm_pvhint = NULL;
1302         pmap->pm_flags = PMAP_FLAG_SIMPLE;
1303
1304         /*
1305          * Don't blow up locks/tokens on re-use (XXX fix/use drop code
1306          * for this).
1307          */
1308         if (pmap->pm_pmlpv == NULL) {
1309                 RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1310                 bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1311                 spin_init(&pmap->pm_spin);
1312                 lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1313         }
1314 }
1315
1316 void
1317 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1318 {
1319         pv_entry_t pv;
1320         int j;
1321
1322         pmap_pinit_simple(pmap);
1323         pmap->pm_flags &= ~PMAP_FLAG_SIMPLE;
1324
1325         /*
1326          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1327          * page directory table.
1328          */
1329         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1330                 pmap->pm_pml4 =
1331                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1332         }
1333
1334         /*
1335          * Allocate the page directory page, which wires it even though
1336          * it isn't being entered into some higher level page table (it
1337          * being the highest level).  If one is already cached we don't
1338          * have to do anything.
1339          */
1340         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) == NULL) {
1341                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1342                 pmap->pm_pmlpv = pv;
1343                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4,
1344                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
1345                 pv_put(pv);
1346
1347                 /*
1348                  * Install DMAP and KMAP.
1349                  */
1350                 for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
1351                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + j] =
1352                                 (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
1353                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
1354                 }
1355                 pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1356
1357                 /*
1358                  * install self-referential address mapping entry
1359                  */
1360                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
1361                                            PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1362         } else {
1363                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
1364                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
1365         }
1366         KKASSERT(pmap->pm_pml4[255] == 0);
1367         KKASSERT(RB_ROOT(&pmap->pm_pvroot) == pv);
1368         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_left == NULL);
1369         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_right == NULL);
1370 }
1371
1372 /*
1373  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1374  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1375  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1376  * of cleanup work to do here.
1377  */
1378 void
1379 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1380 {
1381         pv_entry_t pv;
1382         vm_page_t p;
1383
1384         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1385         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) != NULL) {
1386                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
1387                         pv_lock(pv);
1388                 p = pmap_remove_pv_page(pv);
1389                 pv_free(pv);
1390                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1391                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1392                 KKASSERT(p->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED));
1393                 vm_page_unwire(p, 0);
1394                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1395
1396                 /*
1397                  * XXX eventually clean out PML4 static entries and
1398                  * use vm_page_free_zero()
1399                  */
1400                 vm_page_free(p);
1401                 pmap->pm_pmlpv = NULL;
1402         }
1403         if (pmap->pm_pml4) {
1404                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1405                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1406                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1407         }
1408         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0);
1409         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1410 }
1411
1412 /*
1413  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1414  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1415  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1416  * then copies the template.
1417  */
1418 void
1419 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1420 {
1421         spin_lock(&pmap_spin);
1422         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1423         spin_unlock(&pmap_spin);
1424 }
1425
1426 /*
1427  * This routine is called when various levels in the page table need to
1428  * be populated.  This routine cannot fail.
1429  *
1430  * This function returns two locked pv_entry's, one representing the
1431  * requested pv and one representing the requested pv's parent pv.  If
1432  * the pv did not previously exist it will be mapped into its parent
1433  * and wired, otherwise no additional wire count will be added.
1434  */
1435 static
1436 pv_entry_t
1437 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp)
1438 {
1439         pt_entry_t *ptep;
1440         pv_entry_t pv;
1441         pv_entry_t pvp;
1442         vm_pindex_t pt_pindex;
1443         vm_page_t m;
1444         int isnew;
1445         int ispt;
1446
1447         /*
1448          * If the pv already exists and we aren't being asked for the
1449          * parent page table page we can just return it.  A locked+held pv
1450          * is returned.
1451          */
1452         ispt = 0;
1453         pv = pv_alloc(pmap, ptepindex, &isnew);
1454         if (isnew == 0 && pvpp == NULL)
1455                 return(pv);
1456
1457         /*
1458          * This is a new PV, we have to resolve its parent page table and
1459          * add an additional wiring to the page if necessary.
1460          */
1461
1462         /*
1463          * Special case terminal PVs.  These are not page table pages so
1464          * no vm_page is allocated (the caller supplied the vm_page).  If
1465          * pvpp is non-NULL we are being asked to also removed the pt_pv
1466          * for this pv.
1467          *
1468          * Note that pt_pv's are only returned for user VAs. We assert that
1469          * a pt_pv is not being requested for kernel VAs.
1470          */
1471         if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1472                 if (ptepindex >= NUPTE_USER)
1473                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1474                 else
1475                         KKASSERT(pvpp != NULL);
1476                 if (pvpp) {
1477                         pt_pindex = NUPTE_TOTAL + (ptepindex >> NPTEPGSHIFT);
1478                         pvp = pmap_allocpte(pmap, pt_pindex, NULL);
1479                         if (isnew)
1480                                 vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1481                         *pvpp = pvp;
1482                 } else {
1483                         pvp = NULL;
1484                 }
1485                 return(pv);
1486         }
1487
1488         /*
1489          * Non-terminal PVs allocate a VM page to represent the page table,
1490          * so we have to resolve pvp and calculate ptepindex for the pvp
1491          * and then for the page table entry index in the pvp for
1492          * fall-through.
1493          */
1494         if (ptepindex < pmap_pd_pindex(0)) {
1495                 /*
1496                  * pv is PT, pvp is PD
1497                  */
1498                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pt_pindex(0)) >> NPDEPGSHIFT;
1499                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
1500                 pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1501                 if (!isnew)
1502                         goto notnew;
1503
1504                 /*
1505                  * PT index in PD
1506                  */
1507                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pt_pindex(0);
1508                 ptepindex &= ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1);
1509                 ispt = 1;
1510         } else if (ptepindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
1511                 /*
1512                  * pv is PD, pvp is PDP
1513                  *
1514                  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps do not allocate above
1515                  *                   the PD.
1516                  */
1517                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pd_pindex(0)) >> NPDPEPGSHIFT;
1518                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
1519
1520                 if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
1521                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1522                         pvp = NULL;
1523                 } else {
1524                         pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1525                 }
1526                 if (!isnew)
1527                         goto notnew;
1528
1529                 /*
1530                  * PD index in PDP
1531                  */
1532                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pd_pindex(0);
1533                 ptepindex &= ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1);
1534         } else if (ptepindex < pmap_pml4_pindex()) {
1535                 /*
1536                  * pv is PDP, pvp is the root pml4 table
1537                  */
1538                 pvp = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1539                 if (!isnew)
1540                         goto notnew;
1541
1542                 /*
1543                  * PDP index in PML4
1544                  */
1545                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pdp_pindex(0);
1546                 ptepindex &= ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1);
1547         } else {
1548                 /*
1549                  * pv represents the top-level PML4, there is no parent.
1550                  */
1551                 pvp = NULL;
1552                 if (!isnew)
1553                         goto notnew;
1554         }
1555
1556         /*
1557          * This code is only reached if isnew is TRUE and this is not a
1558          * terminal PV.  We need to allocate a vm_page for the page table
1559          * at this level and enter it into the parent page table.
1560          *
1561          * page table pages are marked PG_WRITEABLE and PG_MAPPED.
1562          */
1563         for (;;) {
1564                 m = vm_page_alloc(NULL, pv->pv_pindex,
1565                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
1566                                   VM_ALLOC_INTERRUPT);
1567                 if (m)
1568                         break;
1569                 vm_wait(0);
1570         }
1571         vm_page_spin_lock(m);
1572         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1573         pv->pv_m = m;
1574         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1575         vm_page_spin_unlock(m);
1576         vm_page_unmanage(m);    /* m must be spinunlocked */
1577
1578         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1579                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1580         }
1581 #ifdef PMAP_DEBUG
1582         else {
1583                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1584         }
1585 #endif
1586         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1587         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1588         vm_page_wire(m);        /* wire for mapping in parent */
1589
1590         /*
1591          * Wire the page into pvp, bump the wire-count for pvp's page table
1592          * page.  Bump the resident_count for the pmap.  There is no pvp
1593          * for the top level, address the pm_pml4[] array directly.
1594          *
1595          * If the caller wants the parent we return it, otherwise
1596          * we just put it away.
1597          *
1598          * No interlock is needed for pte 0 -> non-zero.
1599          *
1600          * In the situation where *ptep is valid we might have an unmanaged
1601          * page table page shared from another page table which we need to
1602          * unshare before installing our private page table page.
1603          */
1604         if (pvp) {
1605                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
1606                 if (*ptep & PG_V) {
1607                         pt_entry_t pte;
1608                         pmap_inval_info info;
1609
1610                         if (ispt == 0) {
1611                                 panic("pmap_allocpte: unexpected pte %p/%d",
1612                                       pvp, (int)ptepindex);
1613                         }
1614                         pmap_inval_init(&info);
1615                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1616                         pte = pte_load_clear(ptep);
1617                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1618                         pmap_inval_done(&info);
1619                         if (vm_page_unwire_quick(
1620                                         PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME))) {
1621                                 panic("pmap_allocpte: shared pgtable "
1622                                       "pg bad wirecount");
1623                         }
1624                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1625                 } else {
1626                         vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1627                 }
1628                 *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | (PG_U | PG_RW | PG_V |
1629                                               PG_A | PG_M);
1630         }
1631         vm_page_wakeup(m);
1632 notnew:
1633         if (pvpp)
1634                 *pvpp = pvp;
1635         else if (pvp)
1636                 pv_put(pvp);
1637         return (pv);
1638 }
1639
1640 /*
1641  * This version of pmap_allocpte() checks for possible segment optimizations
1642  * that would allow page-table sharing.  It can be called for terminal
1643  * page or page table page ptepindex's.
1644  *
1645  * The function is called with page table page ptepindex's for fictitious
1646  * and unmanaged terminal pages.  That is, we don't want to allocate a
1647  * terminal pv, we just want the pt_pv.  pvpp is usually passed as NULL
1648  * for this case.
1649  *
1650  * This function can return a pv and *pvpp associated with the passed in pmap
1651  * OR a pv and *pvpp associated with the shared pmap.  In the latter case
1652  * an unmanaged page table page will be entered into the pass in pmap.
1653  */
1654 static
1655 pv_entry_t
1656 pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp,
1657                   vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va)
1658 {
1659         struct pmap_inval_info info;
1660         vm_object_t object;
1661         pmap_t obpmap;
1662         pmap_t *obpmapp;
1663         vm_offset_t b;
1664         pv_entry_t pte_pv;      /* in original or shared pmap */
1665         pv_entry_t pt_pv;       /* in original or shared pmap */
1666         pv_entry_t proc_pd_pv;  /* in original pmap */
1667         pv_entry_t proc_pt_pv;  /* in original pmap */
1668         pv_entry_t xpv;         /* PT in shared pmap */
1669         pd_entry_t *pt;         /* PT entry in PD of original pmap */
1670         pd_entry_t opte;        /* contents of *pt */
1671         pd_entry_t npte;        /* contents of *pt */
1672         vm_page_t m;
1673
1674 retry:
1675         /*
1676          * Basic tests, require a non-NULL vm_map_entry, require proper
1677          * alignment and type for the vm_map_entry, require that the
1678          * underlying object already be allocated.
1679          *
1680          * We currently allow any type of object to use this optimization.
1681          * The object itself does NOT have to be sized to a multiple of the
1682          * segment size, but the memory mapping does.
1683          */
1684         if (entry == NULL ||
1685             pmap_mmu_optimize == 0 ||                   /* not enabled */
1686             ptepindex >= pmap_pd_pindex(0) ||           /* not terminal */
1687             entry->inheritance != VM_INHERIT_SHARE ||   /* not shared */
1688             entry->maptype != VM_MAPTYPE_NORMAL ||      /* weird map type */
1689             entry->object.vm_object == NULL ||          /* needs VM object */
1690             (entry->offset & SEG_MASK) ||               /* must be aligned */
1691             (entry->start & SEG_MASK)) {
1692                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1693         }
1694
1695         /*
1696          * Make sure the full segment can be represented.
1697          */
1698         b = va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
1699         if (b < entry->start && b + SEG_SIZE > entry->end)
1700                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1701
1702         /*
1703          * If the full segment can be represented dive the VM object's
1704          * shared pmap, allocating as required.
1705          */
1706         object = entry->object.vm_object;
1707
1708         if (entry->protection & VM_PROT_WRITE)
1709                 obpmapp = &object->md.pmap_rw;
1710         else
1711                 obpmapp = &object->md.pmap_ro;
1712
1713         /*
1714          * We allocate what appears to be a normal pmap but because portions
1715          * of this pmap are shared with other unrelated pmaps we have to
1716          * set pm_active to point to all cpus.
1717          *
1718          * XXX Currently using pmap_spin to interlock the update, can't use
1719          *     vm_object_hold/drop because the token might already be held
1720          *     shared OR exclusive and we don't know.
1721          */
1722         while ((obpmap = *obpmapp) == NULL) {
1723                 obpmap = kmalloc(sizeof(*obpmap), M_OBJPMAP, M_WAITOK|M_ZERO);
1724                 pmap_pinit_simple(obpmap);
1725                 pmap_pinit2(obpmap);
1726                 spin_lock(&pmap_spin);
1727                 if (*obpmapp != NULL) {
1728                         /*
1729                          * Handle race
1730                          */
1731                         spin_unlock(&pmap_spin);
1732                         pmap_release(obpmap);
1733                         pmap_puninit(obpmap);
1734                         kfree(obpmap, M_OBJPMAP);
1735                 } else {
1736                         obpmap->pm_active = smp_active_mask;
1737                         *obpmapp = obpmap;
1738                         spin_unlock(&pmap_spin);
1739                 }
1740         }
1741
1742         /*
1743          * Layering is: PTE, PT, PD, PDP, PML4.  We have to return the
1744          * pte/pt using the shared pmap from the object but also adjust
1745          * the process pmap's page table page as a side effect.
1746          */
1747
1748         /*
1749          * Resolve the terminal PTE and PT in the shared pmap.  This is what
1750          * we will return.  This is true if ptepindex represents a terminal
1751          * page, otherwise pte_pv is actually the PT and pt_pv is actually
1752          * the PD.
1753          */
1754         pt_pv = NULL;
1755         pte_pv = pmap_allocpte(obpmap, ptepindex, &pt_pv);
1756         if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0))
1757                 xpv = pte_pv;
1758         else
1759                 xpv = pt_pv;
1760
1761         /*
1762          * Resolve the PD in the process pmap so we can properly share the
1763          * page table page.  Lock order is bottom-up (leaf first)!
1764          *
1765          * NOTE: proc_pt_pv can be NULL.
1766          */
1767         proc_pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(b));
1768         proc_pd_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pd_pindex(b), NULL);
1769
1770         /*
1771          * xpv is the page table page pv from the shared object
1772          * (for convenience).
1773          *
1774          * Calculate the pte value for the PT to load into the process PD.
1775          * If we have to change it we must properly dispose of the previous
1776          * entry.
1777          */
1778         pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1779         npte = VM_PAGE_TO_PHYS(xpv->pv_m) |
1780                (PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1781
1782         /*
1783          * Dispose of previous page table page if it was local to the
1784          * process pmap.  If the old pt is not empty we cannot dispose of it
1785          * until we clean it out.  This case should not arise very often so
1786          * it is not optimized.
1787          */
1788         if (proc_pt_pv) {
1789                 if (proc_pt_pv->pv_m->wire_count != 1) {
1790                         pv_put(proc_pd_pv);
1791                         pv_put(proc_pt_pv);
1792                         pv_put(pt_pv);
1793                         pv_put(pte_pv);
1794                         pmap_remove(pmap,
1795                                     va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK,
1796                                     (va + SEG_SIZE) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK);
1797                         goto retry;
1798                 }
1799                 pmap_release_pv(proc_pt_pv, proc_pd_pv);
1800                 proc_pt_pv = NULL;
1801                 /* relookup */
1802                 pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1803         }
1804
1805         /*
1806          * Handle remaining cases.
1807          */
1808         if (*pt == 0) {
1809                 *pt = npte;
1810                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);
1811                 vm_page_wire_quick(proc_pd_pv->pv_m);
1812                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
1813         } else if (*pt != npte) {
1814                 pmap_inval_init(&info);
1815                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1816
1817                 opte = pte_load_clear(pt);
1818                 KKASSERT(opte && opte != npte);
1819
1820                 *pt = npte;
1821                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);  /* pgtable pg that is npte */
1822
1823                 /*
1824                  * Clean up opte, bump the wire_count for the process
1825                  * PD page representing the new entry if it was
1826                  * previously empty.
1827                  *
1828                  * If the entry was not previously empty and we have
1829                  * a PT in the proc pmap then opte must match that
1830                  * pt.  The proc pt must be retired (this is done
1831                  * later on in this procedure).
1832                  *
1833                  * NOTE: replacing valid pte, wire_count on proc_pd_pv
1834                  * stays the same.
1835                  */
1836                 KKASSERT(opte & PG_V);
1837                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(opte & PG_FRAME);
1838                 if (vm_page_unwire_quick(m)) {
1839                         panic("pmap_allocpte_seg: "
1840                               "bad wire count %p",
1841                               m);
1842                 }
1843
1844                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1845                 pmap_inval_done(&info);
1846         }
1847
1848         /*
1849          * The existing process page table was replaced and must be destroyed
1850          * here.
1851          */
1852         if (proc_pd_pv)
1853                 pv_put(proc_pd_pv);
1854         if (pvpp)
1855                 *pvpp = pt_pv;
1856         else
1857                 pv_put(pt_pv);
1858
1859         return (pte_pv);
1860 }
1861
1862 /*
1863  * Release any resources held by the given physical map.
1864  *
1865  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.  Should
1866  * only be called if the map contains no valid mappings.
1867  *
1868  * Caller must hold pmap->pm_token
1869  */
1870 struct pmap_release_info {
1871         pmap_t  pmap;
1872         int     retry;
1873 };
1874
1875 static int pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data);
1876
1877 void
1878 pmap_release(struct pmap *pmap)
1879 {
1880         struct pmap_release_info info;
1881
1882         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1883                 ("pmap still active! %016jx", (uintmax_t)pmap->pm_active));
1884
1885         spin_lock(&pmap_spin);
1886         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1887         spin_unlock(&pmap_spin);
1888
1889         /*
1890          * Pull pv's off the RB tree in order from low to high and release
1891          * each page.
1892          */
1893         info.pmap = pmap;
1894         do {
1895                 info.retry = 0;
1896                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
1897                 RB_SCAN(pv_entry_rb_tree, &pmap->pm_pvroot, NULL,
1898                         pmap_release_callback, &info);
1899                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1900         } while (info.retry);
1901
1902
1903         /*
1904          * One resident page (the pml4 page) should remain.
1905          * No wired pages should remain.
1906          */
1907         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count ==
1908                  ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) ? 0 : 1));
1909
1910         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1911 }
1912
1913 static int
1914 pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data)
1915 {
1916         struct pmap_release_info *info = data;
1917         pmap_t pmap = info->pmap;
1918         int r;
1919
1920         if (pv_hold_try(pv)) {
1921                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1922         } else {
1923                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1924                 pv_lock(pv);
1925                 if (pv->pv_pmap != pmap) {
1926                         pv_put(pv);
1927                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1928                         info->retry = 1;
1929                         return(-1);
1930                 }
1931         }
1932         r = pmap_release_pv(pv, NULL);
1933         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1934         return(r);
1935 }
1936
1937 /*
1938  * Called with held (i.e. also locked) pv.  This function will dispose of
1939  * the lock along with the pv.
1940  *
1941  * If the caller already holds the locked parent page table for pv it
1942  * must pass it as pvp, allowing us to avoid a deadlock, else it can
1943  * pass NULL for pvp.
1944  */
1945 static int
1946 pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp)
1947 {
1948         vm_page_t p;
1949
1950         /*
1951          * The pmap is currently not spinlocked, pv is held+locked.
1952          * Remove the pv's page from its parent's page table.  The
1953          * parent's page table page's wire_count will be decremented.
1954          */
1955         pmap_remove_pv_pte(pv, pvp, NULL);
1956
1957         /*
1958          * Terminal pvs are unhooked from their vm_pages.  Because
1959          * terminal pages aren't page table pages they aren't wired
1960          * by us, so we have to be sure not to unwire them either.
1961          */
1962         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1963                 pmap_remove_pv_page(pv);
1964                 goto skip;
1965         }
1966
1967         /*
1968          * We leave the top-level page table page cached, wired, and
1969          * mapped in the pmap until the dtor function (pmap_puninit())
1970          * gets called.
1971          *
1972          * Since we are leaving the top-level pv intact we need
1973          * to break out of what would otherwise be an infinite loop.
1974          */
1975         if (pv->pv_pindex == pmap_pml4_pindex()) {
1976                 pv_put(pv);
1977                 return(-1);
1978         }
1979
1980         /*
1981          * For page table pages (other than the top-level page),
1982          * remove and free the vm_page.  The representitive mapping
1983          * removed above by pmap_remove_pv_pte() did not undo the
1984          * last wire_count so we have to do that as well.
1985          */
1986         p = pmap_remove_pv_page(pv);
1987         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pmaprl");
1988         if (p->wire_count != 1) {
1989                 kprintf("p->wire_count was %016lx %d\n",
1990                         pv->pv_pindex, p->wire_count);
1991         }
1992         KKASSERT(p->wire_count == 1);
1993         KKASSERT(p->flags & PG_UNMANAGED);
1994
1995         vm_page_unwire(p, 0);
1996         KKASSERT(p->wire_count == 0);
1997
1998         /*
1999          * Theoretically this page, if not the pml4 page, should contain
2000          * all-zeros.  But its just too dangerous to mark it PG_ZERO.  Free
2001          * normally.
2002          */
2003         vm_page_free(p);
2004 skip:
2005         pv_free(pv);
2006         return 0;
2007 }
2008
2009 /*
2010  * This function will remove the pte associated with a pv from its parent.
2011  * Terminal pv's are supported.  The removal will be interlocked if info
2012  * is non-NULL.  The caller must dispose of pv instead of just unlocking
2013  * it.
2014  *
2015  * The wire count will be dropped on the parent page table.  The wire
2016  * count on the page being removed (pv->pv_m) from the parent page table
2017  * is NOT touched.  Note that terminal pages will not have any additional
2018  * wire counts while page table pages will have at least one representing
2019  * the mapping, plus others representing sub-mappings.
2020  *
2021  * NOTE: Cannot be called on kernel page table pages, only KVM terminal
2022  *       pages and user page table and terminal pages.
2023  *
2024  * The pv must be locked.
2025  *
2026  * XXX must lock parent pv's if they exist to remove pte XXX
2027  */
2028 static
2029 void
2030 pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, struct pmap_inval_info *info)
2031 {
2032         vm_pindex_t ptepindex = pv->pv_pindex;
2033         pmap_t pmap = pv->pv_pmap;
2034         vm_page_t p;
2035         int gotpvp = 0;
2036
2037         KKASSERT(pmap);
2038
2039         if (ptepindex == pmap_pml4_pindex()) {
2040                 /*
2041                  * We are the top level pml4 table, there is no parent.
2042                  */
2043                 p = pmap->pm_pmlpv->pv_m;
2044         } else if (ptepindex >= pmap_pdp_pindex(0)) {
2045                 /*
2046                  * Remove a PDP page from the pml4e.  This can only occur
2047                  * with user page tables.  We do not have to lock the
2048                  * pml4 PV so just ignore pvp.
2049                  */
2050                 vm_pindex_t pml4_pindex;
2051                 vm_pindex_t pdp_index;
2052                 pml4_entry_t *pdp;
2053
2054                 pdp_index = ptepindex - pmap_pdp_pindex(0);
2055                 if (pvp == NULL) {
2056                         pml4_pindex = pmap_pml4_pindex();
2057                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pml4_pindex);
2058                         KKASSERT(pvp);
2059                         gotpvp = 1;
2060                 }
2061                 pdp = &pmap->pm_pml4[pdp_index & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
2062                 KKASSERT((*pdp & PG_V) != 0);
2063                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
2064                 *pdp = 0;
2065                 KKASSERT(info == NULL);
2066         } else if (ptepindex >= pmap_pd_pindex(0)) {
2067                 /*
2068                  * Remove a PD page from the pdp
2069                  *
2070                  * SIMPLE PMAP NOTE: Non-existant pvp's are ok in the case
2071                  *                   of a simple pmap because it stops at
2072                  *                   the PD page.
2073                  */
2074                 vm_pindex_t pdp_pindex;
2075                 vm_pindex_t pd_index;
2076                 pdp_entry_t *pd;
2077
2078                 pd_index = ptepindex - pmap_pd_pindex(0);
2079
2080                 if (pvp == NULL) {
2081                         pdp_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
2082                                      (pd_index >> NPML4EPGSHIFT);
2083                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pdp_pindex);
2084                         if (pvp)
2085                                 gotpvp = 1;
2086                 }
2087                 if (pvp) {
2088                         pd = pv_pte_lookup(pvp, pd_index &
2089                                                 ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2090                         KKASSERT((*pd & PG_V) != 0);
2091                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
2092                         *pd = 0;
2093                 } else {
2094                         KKASSERT(pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE);
2095                         p = pv->pv_m;           /* degenerate test later */
2096                 }
2097                 KKASSERT(info == NULL);
2098         } else if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0)) {
2099                 /*
2100                  *  Remove a PT page from the pd
2101                  */
2102                 vm_pindex_t pd_pindex;
2103                 vm_pindex_t pt_index;
2104                 pd_entry_t *pt;
2105
2106                 pt_index = ptepindex - pmap_pt_pindex(0);
2107
2108                 if (pvp == NULL) {
2109                         pd_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
2110                                     (pt_index >> NPDPEPGSHIFT);
2111                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pd_pindex);
2112                         KKASSERT(pvp);
2113                         gotpvp = 1;
2114                 }
2115                 pt = pv_pte_lookup(pvp, pt_index & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2116                 KKASSERT((*pt & PG_V) != 0);
2117                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
2118                 *pt = 0;
2119                 KKASSERT(info == NULL);
2120         } else {
2121                 /*
2122                  * Remove a PTE from the PT page
2123                  *
2124                  * NOTE: pv's must be locked bottom-up to avoid deadlocking.
2125                  *       pv is a pte_pv so we can safely lock pt_pv.
2126                  */
2127                 vm_pindex_t pt_pindex;
2128                 pt_entry_t *ptep;
2129                 pt_entry_t pte;
2130                 vm_offset_t va;
2131
2132                 pt_pindex = ptepindex >> NPTEPGSHIFT;
2133                 va = (vm_offset_t)ptepindex << PAGE_SHIFT;
2134
2135                 if (ptepindex >= NUPTE_USER) {
2136                         ptep = vtopte(ptepindex << PAGE_SHIFT);
2137                         KKASSERT(pvp == NULL);
2138                 } else {
2139                         if (pvp == NULL) {
2140                                 pt_pindex = NUPTE_TOTAL +
2141                                             (ptepindex >> NPDPEPGSHIFT);
2142                                 pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pt_pindex);
2143                                 KKASSERT(pvp);
2144                                 gotpvp = 1;
2145                         }
2146                         ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex &
2147                                                   ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2148                 }
2149
2150                 if (info)
2151                         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2152                 pte = pte_load_clear(ptep);
2153                 if (info)
2154                         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2155                 else
2156                         cpu_invlpg((void *)va);
2157
2158                 /*
2159                  * Now update the vm_page_t
2160                  */
2161                 if ((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) != (PG_MANAGED|PG_V)) {
2162                         kprintf("remove_pte badpte %016lx %016lx %d\n",
2163                                 pte, pv->pv_pindex,
2164                                 pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0));
2165                 }
2166                 /*KKASSERT((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|PG_V));*/
2167                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
2168
2169                 if (pte & PG_M) {
2170                         if (pmap_track_modified(ptepindex))
2171                                 vm_page_dirty(p);
2172                 }
2173                 if (pte & PG_A) {
2174                         vm_page_flag_set(p, PG_REFERENCED);
2175                 }
2176                 if (pte & PG_W)
2177                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2178                 if (pte & PG_G)
2179                         cpu_invlpg((void *)va);
2180         }
2181
2182         /*
2183          * Unwire the parent page table page.  The wire_count cannot go below
2184          * 1 here because the parent page table page is itself still mapped.
2185          *
2186          * XXX remove the assertions later.
2187          */
2188         KKASSERT(pv->pv_m == p);
2189         if (pvp && vm_page_unwire_quick(pvp->pv_m))
2190                 panic("pmap_remove_pv_pte: Insufficient wire_count");
2191
2192         if (gotpvp)
2193                 pv_put(pvp);
2194 }
2195
2196 static
2197 vm_page_t
2198 pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv)
2199 {
2200         vm_page_t m;
2201
2202         m = pv->pv_m;
2203         KKASSERT(m);
2204         vm_page_spin_lock(m);
2205         pv->pv_m = NULL;
2206         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2207         /*
2208         if (m->object)
2209                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2210         */
2211         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2212                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2213         vm_page_spin_unlock(m);
2214         return(m);
2215 }
2216
2217 /*
2218  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
2219  *
2220  * This routine is always called to validate any address space
2221  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
2222  * space below KERNBASE.
2223  */
2224 void
2225 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
2226 {
2227         vm_paddr_t paddr;
2228         vm_offset_t ptppaddr;
2229         vm_page_t nkpg;
2230         pd_entry_t *pt, newpt;
2231         pdp_entry_t newpd;
2232         int update_kernel_vm_end;
2233
2234         /*
2235          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
2236          */
2237         if (kernel_vm_end == 0) {
2238                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
2239                 nkpt = 0;
2240                 while ((*pmap_pt(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
2241                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2242                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2243                         nkpt++;
2244                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2245                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
2246                                 break;                       
2247                         }
2248                 }
2249         }
2250
2251         /*
2252          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
2253          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
2254          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
2255          */
2256         if (kstart < KERNBASE) {
2257                 if (kstart > kernel_vm_end)
2258                         kstart = kernel_vm_end;
2259                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
2260                 update_kernel_vm_end = 1;
2261         } else {
2262                 update_kernel_vm_end = 0;
2263         }
2264
2265         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2266         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2267
2268         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
2269                 kend = kernel_map.max_offset;
2270
2271         while (kstart < kend) {
2272                 pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kstart);
2273                 if (pt == NULL) {
2274                         /* We need a new PDP entry */
2275                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2276                                              VM_ALLOC_NORMAL |
2277                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
2278                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
2279                         if (nkpg == NULL) {
2280                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
2281                                       "kernel");
2282                         }
2283                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2284                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2285                                 pmap_zero_page(paddr);
2286                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2287                         newpd = (pdp_entry_t)
2288                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2289                         *pmap_pd(&kernel_pmap, kstart) = newpd;
2290                         nkpt++;
2291                         continue; /* try again */
2292                 }
2293                 if ((*pt & PG_V) != 0) {
2294                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2295                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2296                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2297                                 kstart = kernel_map.max_offset;
2298                                 break;                       
2299                         }
2300                         continue;
2301                 }
2302
2303                 /*
2304                  * This index is bogus, but out of the way
2305                  */
2306                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2307                                      VM_ALLOC_NORMAL |
2308                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
2309                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
2310                 if (nkpg == NULL)
2311                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2312
2313                 vm_page_wire(nkpg);
2314                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2315                 pmap_zero_page(ptppaddr);
2316                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2317                 newpt = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2318                 *pmap_pt(&kernel_pmap, kstart) = newpt;
2319                 nkpt++;
2320
2321                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2322                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2323
2324                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2325                         kstart = kernel_map.max_offset;
2326                         break;                       
2327                 }
2328         }
2329
2330         /*
2331          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
2332          */
2333         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
2334                 kernel_vm_end = kstart;
2335 }
2336
2337 /*
2338  *      Add a reference to the specified pmap.
2339  */
2340 void
2341 pmap_reference(pmap_t pmap)
2342 {
2343         if (pmap != NULL) {
2344                 lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2345                 ++pmap->pm_count;
2346                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2347         }
2348 }
2349
2350 /***************************************************
2351  * page management routines.
2352  ***************************************************/
2353
2354 /*
2355  * Hold a pv without locking it
2356  */
2357 static void
2358 pv_hold(pv_entry_t pv)
2359 {
2360         u_int count;
2361
2362         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, 1))
2363                 return;
2364
2365         for (;;) {
2366                 count = pv->pv_hold;
2367                 cpu_ccfence();
2368                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2369                         return;
2370                 /* retry */
2371         }
2372 }
2373
2374 /*
2375  * Hold a pv_entry, preventing its destruction.  TRUE is returned if the pv
2376  * was successfully locked, FALSE if it wasn't.  The caller must dispose of
2377  * the pv properly.
2378  *
2379  * Either the pmap->pm_spin or the related vm_page_spin (if traversing a
2380  * pv list via its page) must be held by the caller.
2381  */
2382 static int
2383 _pv_hold_try(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2384 {
2385         u_int count;
2386
2387         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, PV_HOLD_LOCKED | 1)) {
2388 #ifdef PMAP_DEBUG
2389                 pv->pv_func = func;
2390                 pv->pv_line = lineno;
2391 #endif
2392                 return TRUE;
2393         }
2394
2395         for (;;) {
2396                 count = pv->pv_hold;
2397                 cpu_ccfence();
2398                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2399                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2400                                               (count + 1) | PV_HOLD_LOCKED)) {
2401 #ifdef PMAP_DEBUG
2402                                 pv->pv_func = func;
2403                                 pv->pv_line = lineno;
2404 #endif
2405                                 return TRUE;
2406                         }
2407                 } else {
2408                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2409                                 return FALSE;
2410                 }
2411                 /* retry */
2412         }
2413 }
2414
2415 /*
2416  * Drop a previously held pv_entry which could not be locked, allowing its
2417  * destruction.
2418  *
2419  * Must not be called with a spinlock held as we might zfree() the pv if it
2420  * is no longer associated with a pmap and this was the last hold count.
2421  */
2422 static void
2423 pv_drop(pv_entry_t pv)
2424 {
2425         u_int count;
2426
2427         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 1, 0)) {
2428                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2429                         zfree(pvzone, pv);
2430                 return;
2431         }
2432
2433         for (;;) {
2434                 count = pv->pv_hold;
2435                 cpu_ccfence();
2436                 KKASSERT((count & PV_HOLD_MASK) > 0);
2437                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) !=
2438                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2439                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count - 1)) {
2440                         if (count == 1 && pv->pv_pmap == NULL)
2441                                 zfree(pvzone, pv);
2442                         return;
2443                 }
2444                 /* retry */
2445         }
2446 }
2447
2448 /*
2449  * Find or allocate the requested PV entry, returning a locked pv
2450  */
2451 static
2452 pv_entry_t
2453 _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew PMAP_DEBUG_DECL)
2454 {
2455         pv_entry_t pv;
2456         pv_entry_t pnew = NULL;
2457
2458         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2459         for (;;) {
2460                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2461                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2462                                                         pindex);
2463                 }
2464                 if (pv == NULL) {
2465                         if (pnew == NULL) {
2466                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2467                                 pnew = zalloc(pvzone);
2468                                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2469                                 continue;
2470                         }
2471                         pnew->pv_pmap = pmap;
2472                         pnew->pv_pindex = pindex;
2473                         pnew->pv_hold = PV_HOLD_LOCKED | 1;
2474 #ifdef PMAP_DEBUG
2475                         pnew->pv_func = func;
2476                         pnew->pv_line = lineno;
2477 #endif
2478                         pv_entry_rb_tree_RB_INSERT(&pmap->pm_pvroot, pnew);
2479                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2480                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2481                         *isnew = 1;
2482                         return(pnew);
2483                 }
2484                 if (pnew) {
2485                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2486                         zfree(pvzone, pnew);
2487                         pnew = NULL;
2488                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2489                         continue;
2490                 }
2491                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2492                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2493                         *isnew = 0;
2494                         return(pv);
2495                 }
2496                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2497                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2498                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex) {
2499                         *isnew = 0;
2500                         return(pv);
2501                 }
2502                 pv_put(pv);
2503                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2504         }
2505
2506
2507 }
2508
2509 /*
2510  * Find the requested PV entry, returning a locked+held pv or NULL
2511  */
2512 static
2513 pv_entry_t
2514 _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex PMAP_DEBUG_DECL)
2515 {
2516         pv_entry_t pv;
2517
2518         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2519         for (;;) {
2520                 /*
2521                  * Shortcut cache
2522                  */
2523                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2524                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2525                                                         pindex);
2526                 }
2527                 if (pv == NULL) {
2528                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2529                         return NULL;
2530                 }
2531                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2532                         pv_cache(pv, pindex);
2533                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2534                         return(pv);
2535                 }
2536                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2537                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2538                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex)
2539                         return(pv);
2540                 pv_put(pv);
2541                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2542         }
2543 }
2544
2545 /*
2546  * Lookup, hold, and attempt to lock (pmap,pindex).
2547  *
2548  * If the entry does not exist NULL is returned and *errorp is set to 0
2549  *
2550  * If the entry exists and could be successfully locked it is returned and
2551  * errorp is set to 0.
2552  *
2553  * If the entry exists but could NOT be successfully locked it is returned
2554  * held and *errorp is set to 1.
2555  */
2556 static
2557 pv_entry_t
2558 pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp)
2559 {
2560         pv_entry_t pv;
2561
2562         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2563         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2564                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2565         if (pv == NULL) {
2566                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2567                 *errorp = 0;
2568                 return NULL;
2569         }
2570         if (pv_hold_try(pv)) {
2571                 pv_cache(pv, pindex);
2572                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2573                 *errorp = 0;
2574                 return(pv);     /* lock succeeded */
2575         }
2576         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2577         *errorp = 1;
2578         return (pv);            /* lock failed */
2579 }
2580
2581 /*
2582  * Find the requested PV entry, returning a held pv or NULL
2583  */
2584 static
2585 pv_entry_t
2586 pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
2587 {
2588         pv_entry_t pv;
2589
2590         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2591
2592         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2593                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2594         if (pv == NULL) {
2595                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2596                 return NULL;
2597         }
2598         pv_hold(pv);
2599         pv_cache(pv, pindex);
2600         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2601         return(pv);
2602 }
2603
2604 /*
2605  * Lock a held pv, keeping the hold count
2606  */
2607 static
2608 void
2609 _pv_lock(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2610 {
2611         u_int count;
2612
2613         for (;;) {
2614                 count = pv->pv_hold;
2615                 cpu_ccfence();
2616                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2617                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2618                                               count | PV_HOLD_LOCKED)) {
2619 #ifdef PMAP_DEBUG
2620                                 pv->pv_func = func;
2621                                 pv->pv_line = lineno;
2622 #endif
2623                                 return;
2624                         }
2625                         continue;
2626                 }
2627                 tsleep_interlock(pv, 0);
2628                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2629                                       count | PV_HOLD_WAITING)) {
2630 #ifdef PMAP_DEBUG
2631                         kprintf("pv waiting on %s:%d\n",
2632                                         pv->pv_func, pv->pv_line);
2633 #endif
2634                         tsleep(pv, PINTERLOCKED, "pvwait", hz);
2635                 }
2636                 /* retry */
2637         }
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Unlock a held and locked pv, keeping the hold count.
2642  */
2643 static
2644 void
2645 pv_unlock(pv_entry_t pv)
2646 {
2647         u_int count;
2648
2649         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 1))
2650                 return;
2651
2652         for (;;) {
2653                 count = pv->pv_hold;
2654                 cpu_ccfence();
2655                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED|PV_HOLD_MASK)) >=
2656                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2657                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2658                                       count &
2659                                       ~(PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_WAITING))) {
2660                         if (count & PV_HOLD_WAITING)
2661                                 wakeup(pv);
2662                         break;
2663                 }
2664         }
2665 }
2666
2667 /*
2668  * Unlock and drop a pv.  If the pv is no longer associated with a pmap
2669  * and the hold count drops to zero we will free it.
2670  *
2671  * Caller should not hold any spin locks.  We are protected from hold races
2672  * by virtue of holds only occuring only with a pmap_spin or vm_page_spin
2673  * lock held.  A pv cannot be located otherwise.
2674  */
2675 static
2676 void
2677 pv_put(pv_entry_t pv)
2678 {
2679         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 0)) {
2680                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2681                         zfree(pvzone, pv);
2682                 return;
2683         }
2684         pv_unlock(pv);
2685         pv_drop(pv);
2686 }
2687
2688 /*
2689  * Unlock, drop, and free a pv, destroying it.  The pv is removed from its
2690  * pmap.  Any pte operations must have already been completed.
2691  */
2692 static
2693 void
2694 pv_free(pv_entry_t pv)
2695 {
2696         pmap_t pmap;
2697
2698         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
2699         if ((pmap = pv->pv_pmap) != NULL) {
2700                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2701                 pv_entry_rb_tree_RB_REMOVE(&pmap->pm_pvroot, pv);
2702                 if (pmap->pm_pvhint == pv)
2703                         pmap->pm_pvhint = NULL;
2704                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
2705                 pv->pv_pmap = NULL;
2706                 pv->pv_pindex = 0;
2707                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2708         }
2709         pv_put(pv);
2710 }
2711
2712 /*
2713  * This routine is very drastic, but can save the system
2714  * in a pinch.
2715  */
2716 void
2717 pmap_collect(void)
2718 {
2719         int i;
2720         vm_page_t m;
2721         static int warningdone=0;
2722
2723         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
2724                 return;
2725         pmap_pagedaemon_waken = 0;
2726         if (warningdone < 5) {
2727                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
2728                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
2729                 warningdone++;
2730         }
2731
2732         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
2733                 m = &vm_page_array[i];
2734                 if (m->wire_count || m->hold_count)
2735                         continue;
2736                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
2737                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
2738                                 pmap_remove_all(m);
2739                         }
2740                         vm_page_wakeup(m);
2741                 }
2742         }
2743 }
2744
2745 /*
2746  * Scan the pmap for active page table entries and issue a callback.
2747  * The callback must dispose of pte_pv, whos PTE entry is at *ptep in
2748  * its parent page table.
2749  *
2750  * pte_pv will be NULL if the page or page table is unmanaged.
2751  * pt_pv will point to the page table page containing the pte for the page.
2752  *
2753  * NOTE! If we come across an unmanaged page TABLE (verses an unmanaged page),
2754  *       we pass a NULL pte_pv and we pass a pt_pv pointing to the passed
2755  *       process pmap's PD and page to the callback function.  This can be
2756  *       confusing because the pt_pv is really a pd_pv, and the target page
2757  *       table page is simply aliased by the pmap and not owned by it.
2758  *
2759  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
2760  *
2761  * It is assumed that PD pages and above are managed and thus in the RB tree,
2762  * allowing us to use RB_SCAN from the PD pages down for ranged scans.
2763  */
2764 struct pmap_scan_info {
2765         struct pmap *pmap;
2766         vm_offset_t sva;
2767         vm_offset_t eva;
2768         vm_pindex_t sva_pd_pindex;
2769         vm_pindex_t eva_pd_pindex;
2770         void (*func)(pmap_t, struct pmap_scan_info *,
2771                      pv_entry_t, pv_entry_t, int, vm_offset_t,
2772                      pt_entry_t *, void *);
2773         void *arg;
2774         int doinval;
2775         struct pmap_inval_info inval;
2776 };
2777
2778 static int pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data);
2779 static int pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data);
2780
2781 static void
2782 pmap_scan(struct pmap_scan_info *info)
2783 {
2784         struct pmap *pmap = info->pmap;
2785         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2786         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2787         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2788         pt_entry_t *ptep;
2789         struct pv_entry dummy_pv;
2790
2791         if (pmap == NULL)
2792                 return;
2793
2794         /*
2795          * Hold the token for stability; if the pmap is empty we have nothing
2796          * to do.
2797          */
2798         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2799 #if 0
2800         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2801                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2802                 return;
2803         }
2804 #endif
2805
2806         pmap_inval_init(&info->inval);
2807
2808         /*
2809          * Special handling for scanning one page, which is a very common
2810          * operation (it is?).
2811          *
2812          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4
2813          */
2814         if (info->sva + PAGE_SIZE == info->eva) {
2815                 if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2816                         /*
2817                          * Kernel mappings do not track wire counts on
2818                          * page table pages and only maintain pd_pv and
2819                          * pte_pv levels so pmap_scan() works.
2820                          */
2821                         pt_pv = NULL;
2822                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2823                         ptep = vtopte(info->sva);
2824                 } else {
2825                         /*
2826                          * User pages which are unmanaged will not have a
2827                          * pte_pv.  User page table pages which are unmanaged
2828                          * (shared from elsewhere) will also not have a pt_pv.
2829                          * The func() callback will pass both pte_pv and pt_pv
2830                          * as NULL in that case.
2831                          */
2832                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2833                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(info->sva));
2834                         if (pt_pv == NULL) {
2835                                 KKASSERT(pte_pv == NULL);
2836                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(info->sva));
2837                                 if (pd_pv) {
2838                                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv,
2839                                                     pmap_pt_index(info->sva));
2840                                         if (*ptep) {
2841                                                 info->func(pmap, info,
2842                                                      NULL, pd_pv, 1,
2843                                                      info->sva, ptep,
2844                                                      info->arg);
2845                                         }
2846                                         pv_put(pd_pv);
2847                                 }
2848                                 goto fast_skip;
2849                         }
2850                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(info->sva));
2851                 }
2852                 if (*ptep == 0) {
2853                         /*
2854                          * Unlike the pv_find() case below we actually
2855                          * acquired a locked pv in this case so any
2856                          * race should have been resolved.  It is expected
2857                          * to not exist.
2858                          */
2859                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
2860                 } else if (pte_pv) {
2861                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|
2862                                                                 PG_V),
2863                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv %p",
2864                                 *ptep, info->sva, pte_pv));
2865                         info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
2866                                    info->sva, ptep, info->arg);
2867                 } else {
2868                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == PG_V,
2869                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv NULL",
2870                                 *ptep, info->sva));
2871                         info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
2872                                    info->sva, ptep, info->arg);
2873                 }
2874                 if (pt_pv)
2875                         pv_put(pt_pv);
2876 fast_skip:
2877                 pmap_inval_done(&info->inval);
2878                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2879                 return;
2880         }
2881
2882         /*
2883          * Nominal scan case, RB_SCAN() for PD pages and iterate from
2884          * there.
2885          */
2886         info->sva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->sva);
2887         info->eva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->eva + NBPDP - 1);
2888
2889         if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2890                 /*
2891                  * The kernel does not currently maintain any pv_entry's for
2892                  * higher-level page tables.
2893                  */
2894                 bzero(&dummy_pv, sizeof(dummy_pv));
2895                 dummy_pv.pv_pindex = info->sva_pd_pindex;
2896                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2897                 while (dummy_pv.pv_pindex < info->eva_pd_pindex) {
2898                         pmap_scan_callback(&dummy_pv, info);
2899                         ++dummy_pv.pv_pindex;
2900                 }
2901                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2902         } else {
2903                 /*
2904                  * User page tables maintain local PML4, PDP, and PD
2905                  * pv_entry's at the very least.  PT pv's might be
2906                  * unmanaged and thus not exist.  PTE pv's might be
2907                  * unmanaged and thus not exist.
2908                  */
2909                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2910                 pv_entry_rb_tree_RB_SCAN(&pmap->pm_pvroot,
2911                         pmap_scan_cmp, pmap_scan_callback, info);
2912                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2913         }
2914         pmap_inval_done(&info->inval);
2915         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * WARNING! pmap->pm_spin held
2920  */
2921 static int
2922 pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data)
2923 {
2924         struct pmap_scan_info *info = data;
2925         if (pv->pv_pindex < info->sva_pd_pindex)
2926                 return(-1);
2927         if (pv->pv_pindex >= info->eva_pd_pindex)
2928                 return(1);
2929         return(0);
2930 }
2931
2932 /*
2933  * WARNING! pmap->pm_spin held
2934  */
2935 static int
2936 pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data)
2937 {
2938         struct pmap_scan_info *info = data;
2939         struct pmap *pmap = info->pmap;
2940         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2941         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2942         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2943         pt_entry_t *ptep;
2944         vm_offset_t sva;
2945         vm_offset_t eva;
2946         vm_offset_t va_next;
2947         vm_pindex_t pd_pindex;
2948         int error;
2949
2950         /*
2951          * Pull the PD pindex from the pv before releasing the spinlock.
2952          *
2953          * WARNING: pv is faked for kernel pmap scans.
2954          */
2955         pd_pindex = pv->pv_pindex;
2956         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2957         pv = NULL;      /* invalid after spinlock unlocked */
2958
2959         /*
2960          * Calculate the page range within the PD.  SIMPLE pmaps are
2961          * direct-mapped for the entire 2^64 address space.  Normal pmaps
2962          * reflect the user and kernel address space which requires
2963          * cannonicalization w/regards to converting pd_pindex's back
2964          * into addresses.
2965          */
2966         sva = (pd_pindex - NUPTE_TOTAL - NUPT_TOTAL) << PDPSHIFT;
2967         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0 &&
2968             (sva & PML4_SIGNMASK)) {
2969                 sva |= PML4_SIGNMASK;
2970         }
2971         eva = sva + NBPDP;      /* can overflow */
2972         if (sva < info->sva)
2973                 sva = info->sva;
2974         if (eva < info->sva || eva > info->eva)
2975                 eva = info->eva;
2976
2977         /*
2978          * NOTE: kernel mappings do not track page table pages, only
2979          *       terminal pages.
2980          *
2981          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4.
2982          *       However, for the scan to be efficient we try to
2983          *       cache items top-down.
2984          */
2985         pd_pv = NULL;
2986         pt_pv = NULL;
2987
2988         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2989                 if (sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2990                         if (pt_pv) {
2991                                 pv_put(pt_pv);
2992                                 pt_pv = NULL;
2993                         }
2994                         goto kernel_skip;
2995                 }
2996
2997                 /*
2998                  * PD cache (degenerate case if we skip).  It is possible
2999                  * for the PD to not exist due to races.  This is ok.
3000                  */
3001                 if (pd_pv == NULL) {
3002                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3003                 } else if (pd_pv->pv_pindex != pmap_pd_pindex(sva)) {
3004                         pv_put(pd_pv);
3005                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3006                 }
3007                 if (pd_pv == NULL) {
3008                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3009                         if (va_next < sva)
3010                                 va_next = eva;
3011                         continue;
3012                 }
3013
3014                 /*
3015                  * PT cache
3016                  */
3017                 if (pt_pv == NULL) {
3018                         if (pd_pv) {
3019                                 pv_put(pd_pv);
3020                                 pd_pv = NULL;
3021                         }
3022                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3023                 } else if (pt_pv->pv_pindex != pmap_pt_pindex(sva)) {
3024                         if (pd_pv) {
3025                                 pv_put(pd_pv);
3026                                 pd_pv = NULL;
3027                         }
3028                         pv_put(pt_pv);
3029                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3030                 }
3031
3032                 /*
3033                  * If pt_pv is NULL we either have an shared page table
3034                  * page and must issue a callback specific to that case,
3035                  * or there is no page table page.
3036                  *
3037                  * Either way we can skip the page table page.
3038                  */
3039                 if (pt_pv == NULL) {
3040                         /*
3041                          * Possible unmanaged (shared from another pmap)
3042                          * page table page.
3043                          */
3044                         if (pd_pv == NULL)
3045                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3046                         KKASSERT(pd_pv != NULL);
3047                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv, pmap_pt_index(sva));
3048                         if (*ptep & PG_V) {
3049                                 info->func(pmap, info, NULL, pd_pv, 1,
3050                                            sva, ptep, info->arg);
3051                         }
3052
3053                         /*
3054                          * Done, move to next page table page.
3055                          */
3056                         va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3057                         if (va_next < sva)
3058                                 va_next = eva;
3059                         continue;
3060                 }
3061
3062                 /*
3063                  * From this point in the loop testing pt_pv for non-NULL
3064                  * means we are in UVM, else if it is NULL we are in KVM.
3065                  *
3066                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3067                  * by the current page table page, or to the end of the
3068                  * range being removed.
3069                  */
3070 kernel_skip:
3071                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3072                 if (va_next < sva)
3073                         va_next = eva;
3074                 if (va_next > eva)
3075                         va_next = eva;
3076
3077                 /*
3078                  * Scan the page table for pages.  Some pages may not be
3079                  * managed (might not have a pv_entry).
3080                  *
3081                  * There is no page table management for kernel pages so
3082                  * pt_pv will be NULL in that case, but otherwise pt_pv
3083                  * is non-NULL, locked, and referenced.
3084                  */
3085
3086                 /*
3087                  * At this point a non-NULL pt_pv means a UVA, and a NULL
3088                  * pt_pv means a KVA.
3089                  */
3090                 if (pt_pv)
3091                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(sva));
3092                 else
3093                         ptep = vtopte(sva);
3094
3095                 while (sva < va_next) {
3096                         /*
3097                          * Acquire the related pte_pv, if any.  If *ptep == 0
3098                          * the related pte_pv should not exist, but if *ptep
3099                          * is not zero the pte_pv may or may not exist (e.g.
3100                          * will not exist for an unmanaged page).
3101                          *
3102                          * However a multitude of races are possible here.
3103                          *
3104                          * In addition, the (pt_pv, pte_pv) lock order is
3105                          * backwards, so we have to be careful in aquiring
3106                          * a properly locked pte_pv.
3107                          */
3108                         if (pt_pv) {
3109                                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(sva),
3110                                                     &error);
3111                                 if (error) {
3112                                         if (pd_pv) {
3113                                                 pv_put(pd_pv);
3114                                                 pd_pv = NULL;
3115                                         }
3116                                         pv_put(pt_pv);   /* must be non-NULL */
3117                                         pt_pv = NULL;
3118                                         pv_lock(pte_pv); /* safe to block now */
3119                                         pv_put(pte_pv);
3120                                         pte_pv = NULL;
3121                                         pt_pv = pv_get(pmap,
3122                                                        pmap_pt_pindex(sva));
3123                                         /*
3124                                          * pt_pv reloaded, need new ptep
3125                                          */
3126                                         KKASSERT(pt_pv != NULL);
3127                                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv,
3128                                                         pmap_pte_index(sva));
3129                                         continue;
3130                                 }
3131                         } else {
3132                                 pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(sva));
3133                         }
3134
3135                         /*
3136                          * Ok, if *ptep == 0 we had better NOT have a pte_pv.
3137                          */
3138                         if (*ptep == 0) {
3139                                 if (pte_pv) {
3140                                         kprintf("Unexpected non-NULL pte_pv "
3141                                                 "%p pt_pv %p *ptep = %016lx\n",
3142                                                 pte_pv, pt_pv, *ptep);
3143                                         panic("Unexpected non-NULL pte_pv");
3144                                 }
3145                                 sva += PAGE_SIZE;
3146                                 ++ptep;
3147                                 continue;
3148                         }
3149
3150                         /*
3151                          * Ready for the callback.  The locked pte_pv (if any)
3152                          * is consumed by the callback.  pte_pv will exist if
3153                          *  the page is managed, and will not exist if it
3154                          * isn't.
3155                          */
3156                         if (pte_pv) {
3157                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3158                                          (PG_MANAGED|PG_V),
3159                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3160                                          "pte_pv %p",
3161                                          *ptep, sva, pte_pv));
3162                                 info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
3163                                            sva, ptep, info->arg);
3164                         } else {
3165                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3166                                          PG_V,
3167                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3168                                          "pte_pv NULL",
3169                                          *ptep, sva));
3170                                 info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
3171                                            sva, ptep, info->arg);
3172                         }
3173                         pte_pv = NULL;
3174                         sva += PAGE_SIZE;
3175                         ++ptep;
3176                 }
3177                 lwkt_yield();
3178         }
3179         if (pd_pv) {
3180                 pv_put(pd_pv);
3181                 pd_pv = NULL;
3182         }
3183         if (pt_pv) {
3184                 pv_put(pt_pv);
3185                 pt_pv = NULL;
3186         }
3187         lwkt_yield();
3188
3189         /*
3190          * Relock before returning.
3191          */
3192         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3193         return (0);
3194 }
3195
3196 void
3197 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3198 {
3199         struct pmap_scan_info info;
3200
3201         info.pmap = pmap;
3202         info.sva = sva;
3203         info.eva = eva;
3204         info.func = pmap_remove_callback;
3205         info.arg = NULL;
3206         info.doinval = 1;       /* normal remove requires pmap inval */
3207         pmap_scan(&info);
3208 }
3209
3210 static void
3211 pmap_remove_noinval(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3212 {
3213         struct pmap_scan_info info;
3214
3215         info.pmap = pmap;
3216         info.sva = sva;
3217         info.eva = eva;
3218         info.func = pmap_remove_callback;
3219         info.arg = NULL;
3220         info.doinval = 0;       /* normal remove requires pmap inval */
3221         pmap_scan(&info);
3222 }
3223
3224 static void
3225 pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3226                      pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3227                      vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3228 {
3229         pt_entry_t pte;
3230
3231         if (pte_pv) {
3232                 /*
3233                  * This will also drop pt_pv's wire_count. Note that
3234                  * terminal pages are not wired based on mmu presence.
3235                  */
3236                 if (info->doinval)
3237                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info->inval);
3238                 else
3239                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3240                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3241                 pv_free(pte_pv);
3242         } else if (sharept == 0) {
3243                 /*
3244                  * Unmanaged page
3245                  *
3246                  * pt_pv's wire_count is still bumped by unmanaged pages
3247                  * so we must decrement it manually.
3248                  */
3249                 if (info->doinval)
3250                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3251                 pte = pte_load_clear(ptep);
3252                 if (info->doinval)
3253                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3254                 if (pte & PG_W)
3255                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3256                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3257                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3258                         panic("pmap_remove: insufficient wirecount");
3259         } else {
3260                 /*
3261                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3262                  * for our pmap (not the share object pmap).
3263                  *
3264                  * We have to unwire the target page table page and we
3265                  * have to unwire our page directory page.
3266                  */
3267                 if (info->doinval)
3268                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3269                 pte = pte_load_clear(ptep);
3270                 if (info->doinval)
3271                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3272                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3273                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3274                         panic("pmap_remove: shared pgtable1 bad wirecount");
3275                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3276                         panic("pmap_remove: shared pgtable2 bad wirecount");
3277         }
3278 }
3279
3280 /*
3281  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
3282  * Reflects back modify bits to the pager.
3283  *
3284  * This routine may not be called from an interrupt.
3285  */
3286 static
3287 void
3288 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3289 {
3290         struct pmap_inval_info info;
3291         pv_entry_t pv;
3292
3293         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3294                 return;
3295
3296         pmap_inval_init(&info);
3297         vm_page_spin_lock(m);
3298         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3299                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3300                 if (pv_hold_try(pv)) {
3301                         vm_page_spin_unlock(m);
3302                 } else {
3303                         vm_page_spin_unlock(m);
3304                         pv_lock(pv);
3305                         if (pv->pv_m != m) {
3306                                 pv_put(pv);
3307                                 vm_page_spin_lock(m);
3308                                 continue;
3309                         }
3310                 }
3311                 /*
3312                  * Holding no spinlocks, pv is locked.
3313                  */
3314                 pmap_remove_pv_pte(pv, NULL, &info);
3315                 pmap_remove_pv_page(pv);
3316                 pv_free(pv);
3317                 vm_page_spin_lock(m);
3318         }
3319         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
3320         vm_page_spin_unlock(m);
3321         pmap_inval_done(&info);
3322 }
3323
3324 /*
3325  * Set the physical protection on the specified range of this map
3326  * as requested.  This function is typically only used for debug watchpoints
3327  * and COW pages.
3328  *
3329  * This function may not be called from an interrupt if the map is
3330  * not the kernel_pmap.
3331  *
3332  * NOTE!  For shared page table pages we just unmap the page.
3333  */
3334 void
3335 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3336 {
3337         struct pmap_scan_info info;
3338         /* JG review for NX */
3339
3340         if (pmap == NULL)
3341                 return;
3342         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3343                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3344                 return;
3345         }
3346         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3347                 return;
3348         info.pmap = pmap;
3349         info.sva = sva;
3350         info.eva = eva;
3351         info.func = pmap_protect_callback;
3352         info.arg = &prot;
3353         info.doinval = 1;
3354         pmap_scan(&info);
3355 }
3356
3357 static
3358 void
3359 pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3360                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3361                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3362 {
3363         pt_entry_t pbits;
3364         pt_entry_t cbits;
3365         pt_entry_t pte;
3366         vm_page_t m;
3367
3368         /*
3369          * XXX non-optimal.
3370          */
3371         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3372 again:
3373         pbits = *ptep;
3374         cbits = pbits;
3375         if (pte_pv) {
3376                 m = NULL;
3377                 if (pbits & PG_A) {
3378                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3379                         KKASSERT(m == pte_pv->pv_m);
3380                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3381                         cbits &= ~PG_A;
3382                 }
3383                 if (pbits & PG_M) {
3384                         if (pmap_track_modified(pte_pv->pv_pindex)) {
3385                                 if (m == NULL)
3386                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3387                                 vm_page_dirty(m);
3388                                 cbits &= ~PG_M;
3389                         }
3390                 }
3391         } else if (sharept) {
3392                 /*
3393                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3394                  * for our pmap (not the share object pmap).
3395                  *
3396                  * When asked to protect something in a shared page table
3397                  * page we just unmap the page table page.  We have to
3398                  * invalidate the tlb in this situation.
3399                  */
3400                 pte = pte_load_clear(ptep);
3401                 pmap_inval_invltlb(&info->inval);
3402                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3403                         panic("pmap_protect: pgtable1 pg bad wirecount");
3404                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3405                         panic("pmap_protect: pgtable2 pg bad wirecount");
3406                 ptep = NULL;
3407         }
3408         /* else unmanaged page, adjust bits, no wire changes */
3409
3410         if (ptep) {
3411                 cbits &= ~PG_RW;
3412                 if (pbits != cbits && !atomic_cmpset_long(ptep, pbits, cbits)) {
3413                         goto again;
3414                 }
3415         }
3416         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3417         if (pte_pv)
3418                 pv_put(pte_pv);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Insert the vm_page (m) at the virtual address (va), replacing any prior
3423  * mapping at that address.  Set protection and wiring as requested.
3424  *
3425  * If entry is non-NULL we check to see if the SEG_SIZE optimization is
3426  * possible.  If it is we enter the page into the appropriate shared pmap
3427  * hanging off the related VM object instead of the passed pmap, then we
3428  * share the page table page from the VM object's pmap into the current pmap.
3429  *
3430  * NOTE: This routine MUST insert the page into the pmap now, it cannot
3431  *       lazy-evaluate.
3432  */
3433 void
3434 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3435            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry)
3436 {
3437         pmap_inval_info info;
3438         pv_entry_t pt_pv;       /* page table */
3439         pv_entry_t pte_pv;      /* page table entry */
3440         pt_entry_t *ptep;
3441         vm_paddr_t opa;
3442         pt_entry_t origpte, newpte;
3443         vm_paddr_t pa;
3444
3445         if (pmap == NULL)
3446                 return;
3447         va = trunc_page(va);
3448 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
3449         if (va >= KvaEnd)
3450                 panic("pmap_enter: toobig");
3451         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
3452                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table "
3453                       "pages (va: 0x%lx)", va);
3454 #endif
3455         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
3456                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with "
3457                         "kernel_pmap\n");
3458 #ifdef DDB
3459                 db_print_backtrace();
3460 #endif
3461         }
3462         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
3463                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without"
3464                         "kernel_pmap\n");
3465 #ifdef DDB
3466                 db_print_backtrace();
3467 #endif
3468         }
3469
3470         /*
3471          * Get locked PV entries for our new page table entry (pte_pv)
3472          * and for its parent page table (pt_pv).  We need the parent
3473          * so we can resolve the location of the ptep.
3474          *
3475          * Only hardware MMU actions can modify the ptep out from
3476          * under us.
3477          *
3478          * if (m) is fictitious or unmanaged we do not create a managing
3479          * pte_pv for it.  Any pre-existing page's management state must
3480          * match (avoiding code complexity).
3481          *
3482          * If the pmap is still being initialized we assume existing
3483          * page tables.
3484          *
3485          * Kernel mapppings do not track page table pages (i.e. pt_pv).
3486          * pmap_allocpte() checks the
3487          */
3488         if (pmap_initialized == FALSE) {
3489                 pte_pv = NULL;
3490                 pt_pv = NULL;
3491                 ptep = vtopte(va);
3492         } else if (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) { /* XXX */
3493                 pte_pv = NULL;
3494                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3495                         pt_pv = NULL;
3496                         ptep = vtopte(va);
3497                 } else {
3498                         pt_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va),
3499                                                   NULL, entry, va);
3500                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3501                 }
3502                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED) == 0);
3503         } else {
3504                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3505                         /*
3506                          * Kernel map, pv_entry-tracked.
3507                          */
3508                         pt_pv = NULL;
3509                         pte_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pte_pindex(va), NULL);
3510                         ptep = vtopte(va);
3511                 } else {
3512                         /*
3513                          * User map
3514                          */
3515                         pte_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pte_pindex(va),
3516                                                    &pt_pv, entry, va);
3517                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3518                 }
3519                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED));
3520         }
3521
3522         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3523         origpte = *ptep;
3524         opa = origpte & PG_FRAME;
3525
3526         newpte = (pt_entry_t)(pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V | PG_A);
3527         if (wired)
3528                 newpte |= PG_W;
3529         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3530                 newpte |= PG_U;
3531         if (pte_pv)
3532                 newpte |= PG_MANAGED;
3533         if (pmap == &kernel_pmap)
3534                 newpte |= pgeflag;
3535
3536         /*
3537          * It is possible for multiple faults to occur in threaded
3538          * environments, the existing pte might be correct.
3539          */
3540         if (((origpte ^ newpte) & ~(pt_entry_t)(PG_M|PG_A)) == 0)
3541                 goto done;
3542
3543         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
3544                 pmap_inval_init(&info);
3545
3546         /*
3547          * Ok, either the address changed or the protection or wiring
3548          * changed.
3549          *
3550          * Clear the current entry, interlocking the removal.  For managed
3551          * pte's this will also flush the modified state to the vm_page.
3552          * Atomic ops are mandatory in order to ensure that PG_M events are
3553          * not lost during any transition.
3554          */
3555         if (opa) {
3556                 if (pte_pv) {
3557                         /*
3558                          * pmap_remove_pv_pte() unwires pt_pv and assumes
3559                          * we will free pte_pv, but since we are reusing
3560                          * pte_pv we want to retain the wire count.
3561                          *
3562                          * pt_pv won't exist for a kernel page (managed or
3563                          * otherwise).
3564                          */
3565                         if (pt_pv)
3566                                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3567                         if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
3568                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3569                         else
3570                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info);
3571                         if (pte_pv->pv_m)
3572                                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3573                 } else if (prot & VM_PROT_NOSYNC) {
3574                         /*
3575                          * Unmanaged page, NOSYNC (no mmu sync) requested.
3576                          *
3577                          * Leave wire count on PT page intact.
3578                          */
3579                         (void)pte_load_clear(ptep);
3580                         cpu_invlpg((void *)va);
3581                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3582                 } else {
3583                         /*
3584                          * Unmanaged page, normal enter.
3585                          *
3586                          * Leave wire count on PT page intact.
3587                          */
3588                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3589                         (void)pte_load_clear(ptep);
3590                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3591                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3592                 }
3593                 KKASSERT(*ptep == 0);
3594         }
3595
3596         if (pte_pv) {
3597                 /*
3598                  * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3599                  * Wiring of the PT page is already handled.
3600                  */
3601                 KKASSERT(pte_pv->pv_m == NULL);
3602                 vm_page_spin_lock(m);
3603                 pte_pv->pv_m = m;
3604                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pte_pv, pv_list);
3605                 /*
3606                 if (m->object)
3607                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
3608                 */
3609                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
3610                 vm_page_spin_unlock(m);
3611         } else if (pt_pv && opa == 0) {
3612                 /*
3613                  * We have to adjust the wire count on the PT page ourselves
3614                  * for unmanaged entries.  If opa was non-zero we retained
3615                  * the existing wire count from the removal.
3616                  */
3617                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3618         }
3619
3620         /*
3621          * Kernel VMAs (pt_pv == NULL) require pmap invalidation interlocks.
3622          *
3623          * User VMAs do not because those will be zero->non-zero, so no
3624          * stale entries to worry about at this point.
3625          *
3626          * For KVM there appear to still be issues.  Theoretically we
3627          * should be able to scrap the interlocks entirely but we
3628          * get crashes.
3629          */
3630         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3631                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3632
3633         /*
3634          * Set the pte
3635          */
3636         *(volatile pt_entry_t *)ptep = newpte;
3637
3638         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3639                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3640         else if (pt_pv == NULL)
3641                 cpu_invlpg((void *)va);
3642
3643         if (wired) {
3644                 if (pte_pv) {
3645                         atomic_add_long(&pte_pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count,
3646                                         1);
3647                 } else {
3648                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3649                 }
3650         }
3651         if (newpte & PG_RW)
3652                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3653
3654         /*
3655          * Unmanaged pages need manual resident_count tracking.
3656          */
3657         if (pte_pv == NULL && pt_pv)
3658                 atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count, 1);
3659
3660         /*
3661          * Cleanup
3662          */
3663         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 || pte_pv == NULL)
3664                 pmap_inval_done(&info);
3665 done:
3666         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
3667
3668         /*
3669          * Cleanup the pv entry, allowing other accessors.
3670          */
3671         if (pte_pv)
3672                 pv_put(pte_pv);
3673         if (pt_pv)
3674                 pv_put(pt_pv);
3675 }
3676
3677 /*
3678  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
3679  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
3680  * VA.
3681  *
3682  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
3683  */
3684 void
3685 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3686 {
3687         pmap_enter(pmap, va, m, VM_PROT_READ, FALSE, NULL);
3688 }
3689
3690 /*
3691  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3692  * to be used for panic dumps.
3693  *
3694  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
3695  */
3696 void *
3697 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
3698 {
3699         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
3700         return ((void *)crashdumpmap);
3701 }
3702
3703 #define MAX_INIT_PT (96)
3704
3705 /*
3706  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
3707  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
3708  * immediately after an mmap.
3709  */
3710 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
3711
3712 void
3713 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
3714                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
3715                     vm_size_t size, int limit)
3716 {
3717         struct rb_vm_page_scan_info info;
3718         struct lwp *lp;
3719         vm_size_t psize;
3720
3721         /*
3722          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
3723          * or object.
3724          */
3725         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
3726                 return;
3727
3728         /*
3729          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
3730          */
3731         lp = curthread->td_lwp;
3732         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3733                 return;
3734
3735         /*
3736          * Misc additional checks
3737          */
3738         psize = x86_64_btop(size);
3739
3740         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
3741                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
3742                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
3743                 return;
3744         }
3745
3746         if (pindex + psize > object->size) {
3747                 if (object->size < pindex)
3748                         return;           
3749                 psize = object->size - pindex;
3750         }
3751
3752         if (psize == 0)
3753                 return;
3754
3755         /*
3756          * If everything is segment-aligned do not pre-init here.  Instead
3757          * allow the normal vm_fault path to pass a segment hint to
3758          * pmap_enter() which will then use an object-referenced shared
3759          * page table page.
3760          */
3761         if ((addr & SEG_MASK) == 0 &&
3762             (ctob(psize) & SEG_MASK) == 0 &&
3763             (ctob(pindex) & SEG_MASK) == 0) {
3764                 return;
3765         }
3766
3767         /*
3768          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
3769          * any valid pages found into the pmap.
3770          *
3771          * We cannot safely scan the object's memq without holding the
3772          * object token.
3773          */
3774         info.start_pindex = pindex;
3775         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
3776         info.limit = limit;
3777         info.mpte = NULL;
3778         info.addr = addr;
3779         info.pmap = pmap;
3780
3781         vm_object_hold_shared(object);
3782         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
3783                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
3784         vm_object_drop(object);
3785 }
3786
3787 static
3788 int
3789 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
3790 {
3791         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
3792         vm_pindex_t rel_index;
3793
3794         /*
3795          * don't allow an madvise to blow away our really
3796          * free pages allocating pv entries.
3797          */
3798         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
3799                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
3800                     return(-1);
3801         }
3802
3803         /*
3804          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
3805          * busy (while holding the object token).
3806          */
3807         if (p->flags & PG_MARKER)
3808                 return 0;
3809         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
3810                 return 0;
3811         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
3812             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3813                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
3814                         vm_page_deactivate(p);
3815                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
3816                 pmap_enter_quick(info->pmap,
3817                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
3818         }
3819         vm_page_wakeup(p);
3820         lwkt_yield();
3821         return(0);
3822 }
3823
3824 /*
3825  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially pre-fault the specified
3826  * address.
3827  *
3828  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a pte is already loaded
3829  * into the slot.
3830  *
3831  * XXX This is safe only because page table pages are not freed.
3832  */
3833 int
3834 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3835 {
3836         pt_entry_t *pte;
3837
3838         /*spin_lock(&pmap->pm_spin);*/
3839         if ((pte = pmap_pte(pmap, addr)) != NULL) {
3840                 if (*pte & PG_V) {
3841                         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3842                         return FALSE;
3843                 }
3844         }
3845         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3846         return TRUE;
3847 }
3848
3849 /*
3850  * Change the wiring attribute for a pmap/va pair.  The mapping must already
3851  * exist in the pmap.  The mapping may or may not be managed.
3852  */
3853 void
3854 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
3855                    vm_map_entry_t entry)
3856 {
3857         pt_entry_t *ptep;
3858         pv_entry_t pv;
3859
3860         if (pmap == NULL)
3861                 return;
3862         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
3863         pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL, entry, va);
3864         ptep = pv_pte_lookup(pv, pmap_pte_index(va));
3865
3866         if (wired && !pmap_pte_w(ptep))
3867                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3868         else if (!wired && pmap_pte_w(ptep))
3869                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3870
3871         /*
3872          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3873          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
3874          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
3875          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
3876          * wiring changes.
3877          */
3878         if (wired)
3879                 atomic_set_long(ptep, PG_W);
3880         else
3881                 atomic_clear_long(ptep, PG_W);
3882         pv_put(pv);
3883         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
3884 }
3885
3886
3887
3888 /*
3889  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to
3890  * the range dst_addr/len in the destination map.
3891  *
3892  * This routine is only advisory and need not do anything.
3893  */
3894 void
3895 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
3896           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
3897 {
3898 }       
3899
3900 /*
3901  * pmap_zero_page:
3902  *
3903  *      Zero the specified physical page.
3904  *
3905  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
3906  *      required.
3907  */
3908 void
3909 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
3910 {
3911         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3912
3913         pagezero((void *)va);
3914 }
3915
3916 /*
3917  * pmap_page_assertzero:
3918  *
3919  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
3920  */
3921 void
3922 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
3923 {
3924         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3925         size_t i;<