6ef3401c10fd41f71de03a4d5fa6d6bfe9950f59
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
4  * All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 David Greenman
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  * 
12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
13  * modification, are permitted provided that the following conditions
14  * are met:
15  * 
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
20  *    the documentation and/or other materials provided with the
21  *    distribution.
22  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
23  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
24  *    from this software without specific, prior written permission.
25  * 
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
27  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
28  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
29  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
30  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
31  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
32  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
33  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
34  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
35  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
36  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
37  * SUCH DAMAGE.
38  * 
39  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
40  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
41  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/platform/pmap.c,v 1.28 2008/04/28 07:05:08 dillon Exp $
42  */
43 /*
44  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
45  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
46  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
47  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
48  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
49  * as a consequence.
50  */
51
52 #include <sys/types.h>
53 #include <sys/systm.h>
54 #include <sys/kernel.h>
55 #include <sys/stat.h>
56 #include <sys/mman.h>
57 #include <sys/vkernel.h>
58 #include <sys/proc.h>
59 #include <sys/thread.h>
60 #include <sys/user.h>
61 #include <sys/vmspace.h>
62
63 #include <vm/pmap.h>
64 #include <vm/vm_page.h>
65 #include <vm/vm_extern.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_object.h>
68 #include <vm/vm_zone.h>
69 #include <vm/vm_pageout.h>
70
71 #include <machine/md_var.h>
72 #include <machine/pcb.h>
73 #include <machine/pmap_inval.h>
74 #include <machine/globaldata.h>
75
76 #include <sys/sysref2.h>
77
78 #include <assert.h>
79
80 struct pmap kernel_pmap;
81
82 static struct vm_zone pvzone;
83 static struct vm_object pvzone_obj;
84 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
85 static int pv_entry_count;
86 static int pv_entry_max;
87 static int pv_entry_high_water;
88 static int pmap_pagedaemon_waken;
89 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
90 static int protection_codes[8];
91
92 static void i386_protection_init(void);
93 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
94 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
95
96 #define MINPV   2048
97 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
98 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
99 #endif
100
101 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
102
103 #define pte_prot(m, p) \
104         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
105
106 void
107 pmap_init(void)
108 {
109         int i;
110         struct pv_entry *pvinit;
111
112         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
113                 vm_page_t m;
114
115                 m = &vm_page_array[i];
116                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
117                 m->md.pv_list_count = 0;
118         }
119
120         i = vm_page_array_size;
121         if (i < MINPV)
122                 i = MINPV;
123         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
124         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
125         pmap_initialized = TRUE;
126 }
127
128 void
129 pmap_init2(void)
130 {
131         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
132
133         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
134         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
135         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
136         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
137         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
138 }
139
140 /*
141  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
142  *
143  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
144  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
145  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
146  *
147  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
148  * no pteobj is needed.
149  */
150 void
151 pmap_bootstrap(void)
152 {
153         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
154
155         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
156         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
157         kernel_pmap.pm_count = 1;
158         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;
159         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
160         i386_protection_init();
161 }
162
163 /*
164  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
165  * just dummy it up so it works well enough for fork().
166  *
167  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
168  * space, never kernel address space.
169  */
170 void
171 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
172 {
173         pmap_pinit(pmap);
174 }
175
176 /************************************************************************
177  *              Procedures to manage whole physical maps                *
178  ************************************************************************
179  *
180  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
181  * such as one in a vmspace structure.
182  */
183 void
184 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
185 {
186         vm_page_t ptdpg;
187         int npages;
188
189         /*
190          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
191          * page directory table.
192          */
193         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
194                 pmap->pm_pdir =
195                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
196         }
197
198         /*
199          * allocate object for the pte array and page directory
200          */
201         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
202                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
203         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
204
205         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
206                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
207         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
208
209         /*
210          * allocate the page directory page
211          */
212         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
213                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
214
215         ptdpg->wire_count = 1;
216         ++vmstats.v_wire_count;
217
218         /* not usually mapped */
219         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
220         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
221
222         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
223         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
224         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
225                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
226
227         pmap->pm_count = 1;
228         pmap->pm_active = 0;
229         pmap->pm_ptphint = NULL;
230         pmap->pm_cpucachemask = 0;
231         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
232         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
233         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
234 }
235
236 /*
237  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
238  */
239 void
240 pmap_puninit(pmap_t pmap)
241 {
242         if (pmap->pm_pdir) {
243                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
244                 pmap->pm_pdir = NULL;
245         }
246         if (pmap->pm_pteobj) {
247                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
248                 pmap->pm_pteobj = NULL;
249         }
250 }
251
252
253 /*
254  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
255  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
256  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
257  * then copies the template.
258  *
259  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
260  */
261 void
262 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
263 {
264         crit_enter();
265         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
266         crit_exit();
267 }
268
269 /*
270  * Release all resources held by the given physical map.
271  *
272  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
273  */
274 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
275
276 void
277 pmap_release(struct pmap *pmap)
278 {
279         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
280         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
281         struct rb_vm_page_scan_info info;
282
283         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
284
285 #if defined(DIAGNOSTIC)
286         if (object->ref_count != 1)
287                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
288 #endif
289         /*
290          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
291          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
292          * set cpucachemask to 0.
293          */
294         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
295                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
296                 *gd->gd_PT1pde = 0;
297                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
298         }
299         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
300                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
301                 *gd->gd_PT2pde = 0;
302                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
303         }
304         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
305                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
306                 *gd->gd_PT3pde = 0;
307                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
308         }
309         
310         info.pmap = pmap;
311         info.object = object;
312         crit_enter();
313         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
314         crit_exit();
315
316         do {
317                 crit_enter();
318                 info.error = 0;
319                 info.mpte = NULL;
320                 info.limit = object->generation;
321
322                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
323                                         pmap_release_callback, &info);
324                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
325                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
326                                 info.error = 1;
327                 }
328                 crit_exit();
329         } while (info.error);
330
331         /*
332          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
333          */
334         pmap->pm_pdirpte = 0;
335         pmap->pm_cpucachemask = 0;
336 }
337
338 /*
339  * Callback to release a page table page backing a directory
340  * entry.
341  */
342 static int
343 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
344 {
345         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
346
347         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
348                 info->mpte = p;
349                 return(0);
350         }
351         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
352                 info->error = 1;
353                 return(-1);
354         }
355         if (info->object->generation != info->limit) {
356                 info->error = 1;
357                 return(-1);
358         }
359         return(0);
360 }
361
362 /*
363  * Retire the given physical map from service.  Should only be called if
364  * the map contains no valid mappings.
365  */
366 void
367 pmap_destroy(pmap_t pmap)
368 {
369         int count;
370
371         if (pmap == NULL)
372                 return;
373
374         count = --pmap->pm_count;
375         if (count == 0) {
376                 pmap_release(pmap);
377                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
378         }
379 }
380
381 /*
382  * Add a reference to the specified pmap.
383  */
384 void
385 pmap_reference(pmap_t pmap)
386 {
387         if (pmap != NULL) {
388                 pmap->pm_count++;
389         }
390 }
391
392 /************************************************************************
393  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
394  ************************************************************************
395  *
396  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
397  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
398  * calls to the real kernel.
399  */
400 void
401 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
402 {
403         int r;
404         void *rp;
405
406 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
407
408         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
409                 panic("vmspace_create() failed");
410
411         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
412                           PROT_READ|PROT_WRITE,
413                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
414                           MemImageFd, 0);
415         if (rp == MAP_FAILED)
416                 panic("vmspace_mmap: failed1");
417         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
418                          MADV_NOSYNC, 0);
419         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
420                           PROT_READ|PROT_WRITE,
421                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
422                           MemImageFd, 0x40000000);
423         if (rp == MAP_FAILED)
424                 panic("vmspace_mmap: failed2");
425         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
426                          MADV_NOSYNC, 0);
427         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
428                           PROT_READ|PROT_WRITE,
429                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
430                           MemImageFd, 0x80000000);
431         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
432                          MADV_NOSYNC, 0);
433         if (rp == MAP_FAILED)
434                 panic("vmspace_mmap: failed3");
435
436         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
437                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
438         if (r < 0)
439                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
440         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
441                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
442         if (r < 0)
443                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
444         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
445                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
446         if (r < 0)
447                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
448 }
449
450 void
451 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
452 {
453         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
454                 panic("vmspace_destroy() failed");
455 }
456
457 /************************************************************************
458  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
459  ************************************************************************/
460
461 /*
462  * This maps the requested page table and gives us access to it.
463  *
464  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
465  * thread or from a normal thread.
466  */
467 static vpte_t *
468 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
469 {
470         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
471
472         if (pmap == &kernel_pmap) {
473                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
474                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
475         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
476                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
477                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
478                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
479                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
480                 }
481                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
482         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
483                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
484                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
485                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
486                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
487                 }
488                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
489         }
490
491         /*
492          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
493          * load a new page table directory into the page table cache
494          */
495         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
496             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
497                 /*
498                  * Choose one or the other and map the page table
499                  * in the KVA space reserved for it.
500                  */
501                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
502                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
503                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
504                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
505                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
506                                         gd->mi.gd_cpumask);
507                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
508                 } else {
509                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
510                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
511                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
512                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
513                                         gd->mi.gd_cpumask);
514                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
515                 }
516         }
517
518         /*
519          * If we are running from a preempting interrupt use a private
520          * map.  The caller must be in a critical section.
521          */
522         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
523         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
524                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
525                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
526                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
527                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
528                                         gd->mi.gd_cpumask);
529                 }
530         } else {
531                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
532                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
533                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
534                 atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask,
535                                 gd->mi.gd_cpumask);
536         }
537         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
538 }
539
540 static vpte_t *
541 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
542 {
543         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
544
545         if (pmap == &kernel_pmap) {
546                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
547                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
548         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
549                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
550                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
551                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
552                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
553                 }
554                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
555         }
556         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
557                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
558         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
559         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
560         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
561         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
562 }
563
564 static vpte_t *
565 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
566 {
567         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
568
569         if (pmap == &kernel_pmap) {
570                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
571                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
572         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
573                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
574                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
575                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
576                         atomic_set_int(&pmap->pm_cpucachemask, gd->mi.gd_cpumask);
577                 }
578                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
579         }
580         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
581                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
582         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
583         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
584         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
585         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
586 }
587
588 /*
589  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
590  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
591  * for the VA.
592  */
593 static __inline vpte_t *
594 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
595 {
596         vpte_t *ptep;
597
598         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
599         if (*ptep & VPTE_PS)
600                 return(ptep);
601         if (*ptep)
602                 return (get_ptbase(pmap, va));
603         return(NULL);
604 }
605
606
607 /*
608  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
609  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
610  *
611  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
612  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
613  */
614 void
615 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
616 {
617         vpte_t *ptep;
618         vpte_t npte;
619
620         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
621         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
622         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
623         if (*ptep & VPTE_V)
624                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
625         *ptep = npte;
626 }
627
628 /*
629  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
630  * some other cpu so it can be used on all cpus.
631  *
632  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
633  */
634 void
635 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
636 {
637         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
638 }
639
640 /*
641  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
642  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
643  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
644  *
645  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
646  */
647 void
648 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
649 {
650         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
651 }
652
653 #if 0
654 /*
655  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
656  * virtual kernels).
657  */
658 void
659 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
660 {
661         *pmap_kpte(va) |= VPTE_R | VPTE_W;
662         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
663 }
664
665 /*
666  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
667  */
668 void
669 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
670 {
671         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
672         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
673 }
674
675 #endif
676
677 /*
678  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
679  */
680 vm_offset_t
681 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
682 {
683         while (start < end) {
684                 pmap_kenter(virt, start);
685                 virt += PAGE_SIZE;
686                 start += PAGE_SIZE;
687         }
688         return (virt);
689 }
690
691 vpte_t *
692 pmap_kpte(vm_offset_t va)
693 {
694         vpte_t *ptep;
695
696         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
697         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
698         return(ptep);
699 }
700
701 /*
702  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
703  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
704  * by other cpus.
705  *
706  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
707  * pmap_kenter_sync*() is called.
708  */
709 void
710 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
711 {
712         vpte_t *ptep;
713         vpte_t npte;
714
715         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
716
717         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
718         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
719         if (*ptep & VPTE_V)
720                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
721         *ptep = npte;
722 }
723
724 /*
725  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
726  * to be used for panic dumps.
727  */
728 void *
729 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
730 {
731         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
732         return ((void *)crashdumpmap);
733 }
734
735 /*
736  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
737  */
738 void
739 pmap_kremove(vm_offset_t va)
740 {
741         vpte_t *ptep;
742
743         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
744
745         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
746         if (*ptep & VPTE_V)
747                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
748         *ptep = 0;
749 }
750
751 /*
752  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
753  * only with this cpu.
754  *
755  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
756  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
757  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
758  */
759 void
760 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
761 {
762         vpte_t *ptep;
763
764         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
765
766         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
767         if (*ptep & VPTE_V)
768                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
769         *ptep = 0;
770 }
771
772 /*
773  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
774  * with the specified virtual address.
775  */
776 vm_paddr_t
777 pmap_kextract(vm_offset_t va)
778 {
779         vpte_t *ptep;
780         vm_paddr_t pa;
781
782         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
783
784         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
785         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
786         return(pa);
787 }
788
789 /*
790  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
791  */
792 void
793 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
794 {
795         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
796         while (count) {
797                 vpte_t *ptep;
798
799                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
800                 if (*ptep & VPTE_V)
801                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
802                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
803                 --count;
804                 ++m;
805                 va += PAGE_SIZE;
806         }
807 }
808
809 /*
810  * Map a set of VM pages to kernel virtual memory.  If a mapping changes
811  * clear the supplied mask.  The caller handles any SMP interactions.
812  * The mask is used to provide the caller with hints on what SMP interactions
813  * might be needed.
814  */
815 void
816 pmap_qenter2(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count, cpumask_t *mask)
817 {
818         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
819
820         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
821         while (count) {
822                 vpte_t *ptep;
823                 vpte_t npte;
824
825                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
826                 npte = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
827                 if (*ptep != npte) {
828                         *mask = 0;
829                         pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
830                         *ptep = npte;
831                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
832                         pmap_kenter_sync_quick(va);
833                 }
834                 --count;
835                 ++m;
836                 va += PAGE_SIZE;
837         }
838         *mask |= cmask;
839 }
840
841 /*
842  * Undo the effects of pmap_qenter*().
843  */
844 void
845 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
846 {
847         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
848         while (count) {
849                 vpte_t *ptep;
850
851                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
852                 if (*ptep & VPTE_V)
853                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
854                 *ptep = 0;
855                 --count;
856                 va += PAGE_SIZE;
857         }
858 }
859
860 /************************************************************************
861  *        Misc support glue called by machine independant code          *
862  ************************************************************************
863  *
864  * These routines are called by machine independant code to operate on
865  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
866  */
867
868 /*
869  * Initialize MD portions of the thread structure.
870  */
871 void
872 pmap_init_thread(thread_t td)
873 {
874         /* enforce pcb placement */
875         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
876         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
877         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
878 }
879
880 /*
881  * This routine directly affects the fork perf for a process.
882  */
883 void
884 pmap_init_proc(struct proc *p)
885 {
886 }
887
888 /*
889  * Destroy the UPAGES for a process that has exited and disassociate
890  * the process from its thread.
891  */
892 void
893 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
894 {
895         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
896 }
897
898 /*
899  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
900  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
901  */
902 void
903 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
904 {
905         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
906
907         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
908                 panic("KVM exhausted");
909         kernel_vm_end = addr;
910 }
911
912 /*
913  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
914  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
915  * be managed anyhow.
916  *
917  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
918  * this function only applies to the kernel pmap.
919  */
920 static int
921 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
922 {
923         if (pmap != &kernel_pmap)
924                 return 1;
925         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
926                 return 1;
927         else
928                 return 0;
929 }
930
931 /************************************************************************
932  *          Procedures supporting managed page table pages              *
933  ************************************************************************
934  *
935  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
936  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
937  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
938  *
939  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
940  * at will and reinstantiate them on demand.
941  */
942
943 /*
944  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
945  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
946  *
947  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
948  * the call should be made with a critical section held so the page's object
949  * association remains valid on return.
950  */
951 static vm_page_t
952 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
953 {
954         vm_page_t m;
955                          
956 retry:
957         m = vm_page_lookup(object, pindex);
958         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
959                 goto retry;
960         return(m);
961 }
962
963 /*
964  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
965  * drops to zero, then it decrements the wire count.
966  *
967  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
968  * on the page.
969  */
970 static int 
971 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
972 {
973         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
974                 ;
975         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
976                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
977
978         if (m->hold_count == 1) {
979                 /*
980                  * Unmap the page table page.  
981                  */
982                 vm_page_busy(m);
983                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
984                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
985                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
986                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
987                 --pmap->pm_stats.resident_count;
988
989                 if (pmap->pm_ptphint == m)
990                         pmap->pm_ptphint = NULL;
991
992                 /*
993                  * This was our last hold, the page had better be unwired
994                  * after we decrement wire_count.
995                  *
996                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
997                  * multiple wire counts.
998                  */
999                 vm_page_unhold(m);
1000                 --m->wire_count;
1001                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1002                 --vmstats.v_wire_count;
1003                 vm_page_flash(m);
1004                 vm_page_free_zero(m);
1005                 return 1;
1006         }
1007         vm_page_unhold(m);
1008         return 0;
1009 }
1010
1011 static __inline int
1012 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1013 {
1014         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1015         if (m->hold_count > 1) {
1016                 vm_page_unhold(m);
1017                 return 0;
1018         } else {
1019                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1020         }
1021 }
1022
1023 /*
1024  * After removing a page table entry, this routine is used to
1025  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1026  */
1027 static int
1028 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1029 {
1030         unsigned ptepindex;
1031
1032         if (mpte == NULL) {
1033                 /*
1034                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1035                  */
1036                 if (pmap == &kernel_pmap)
1037                         return(0);
1038                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1039                 if (pmap->pm_ptphint &&
1040                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1041                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1042                 } else {
1043                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1044                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1045                 }
1046         }
1047         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1048 }
1049
1050 /*
1051  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1052  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1053  * to sleep).
1054  */
1055 static int
1056 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1057 {
1058         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1059
1060         /*
1061          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1062          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1063          * might as well be placed directly into the zero queue.
1064          */
1065         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1066                 return 0;
1067
1068         vm_page_busy(p);
1069         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1070         --pmap->pm_stats.resident_count;
1071
1072         if (p->hold_count)  {
1073                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1074         }
1075         /*
1076          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1077          * they can go into the zero queue also.
1078          *
1079          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1080          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1081          * it should already be completely zero'd.
1082          *
1083          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1084          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1085          * only applies to page table pages and not to the page directory
1086          * page.
1087          */
1088         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1089                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1090                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1091         } else {
1092                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1093                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1094                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1095         }
1096
1097         /*
1098          * Clear the matching hint
1099          */
1100         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1101                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1102
1103         /*
1104          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1105          * optimize the free call.
1106          */
1107         p->wire_count--;
1108         vmstats.v_wire_count--;
1109         vm_page_free_zero(p);
1110         return 1;
1111 }
1112
1113 /*
1114  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1115  * table directory.
1116  *
1117  * The routine is broken up into two parts for readability.
1118  *
1119  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1120  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1121  */
1122 static vm_page_t
1123 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1124 {
1125         vm_paddr_t ptepa;
1126         vm_page_t m;
1127
1128         /*
1129          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1130          * returned.  This call may block.
1131          */
1132         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1133                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1134
1135         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1136                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1137
1138         /*
1139          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1140          * the caller.
1141          */
1142         m->hold_count++;
1143
1144         /*
1145          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1146          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1147          * return the held page.
1148          */
1149         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1150                 Debugger("PTEPA RACE");
1151                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1152                 vm_page_wakeup(m);
1153                 return(m);
1154         }
1155
1156         if (m->wire_count == 0)
1157                 vmstats.v_wire_count++;
1158         m->wire_count++;
1159
1160         /*
1161          * Map the pagetable page into the process address space, if
1162          * it isn't already there.
1163          */
1164         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1165
1166         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1167         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1168                                    VPTE_A | VPTE_M;
1169
1170         /*
1171          * We are likely about to access this page table page, so set the
1172          * page table hint to reduce overhead.
1173          */
1174         pmap->pm_ptphint = m;
1175
1176         /*
1177          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1178          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1179          */
1180         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0)
1181                 pmap_zero_page(ptepa);
1182
1183         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1184         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1185         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1186         vm_page_wakeup(m);
1187
1188         return (m);
1189 }
1190
1191 /*
1192  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1193  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1194  *
1195  * Only used with user pmaps.
1196  */
1197 static vm_page_t
1198 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1199 {
1200         unsigned ptepindex;
1201         vm_offset_t ptepa;
1202         vm_page_t m;
1203
1204         /*
1205          * Calculate pagetable page index
1206          */
1207         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1208
1209         /*
1210          * Get the page directory entry
1211          */
1212         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1213
1214         /*
1215          * This supports switching from a 4MB page to a
1216          * normal 4K page.
1217          */
1218         if (ptepa & VPTE_PS) {
1219                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1220                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1221                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1222                 ptepa = 0;
1223         }
1224
1225         /*
1226          * If the page table page is mapped, we just increment the
1227          * hold count, and activate it.
1228          */
1229         if (ptepa) {
1230                 /*
1231                  * In order to get the page table page, try the
1232                  * hint first.
1233                  */
1234                 if (pmap->pm_ptphint &&
1235                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1236                         m = pmap->pm_ptphint;
1237                 } else {
1238                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1239                         pmap->pm_ptphint = m;
1240                 }
1241                 m->hold_count++;
1242                 return m;
1243         }
1244         /*
1245          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1246          */
1247         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1248 }
1249
1250 /************************************************************************
1251  *                      Managed pages in pmaps                          *
1252  ************************************************************************
1253  *
1254  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1255  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1256  * functions work on these pages.
1257  */
1258
1259 /*
1260  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1261  * called from an interrupt.
1262  */
1263 static __inline void
1264 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1265 {
1266         pv_entry_count--;
1267         zfree(&pvzone, pv);
1268 }
1269
1270 /*
1271  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1272  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1273  */
1274 static pv_entry_t
1275 get_pv_entry(void)
1276 {
1277         pv_entry_count++;
1278         if (pv_entry_high_water &&
1279                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1280                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1281                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1282                 wakeup (&vm_pages_needed);
1283         }
1284         return zalloc(&pvzone);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * This routine is very drastic, but can save the system
1289  * in a pinch.
1290  */
1291 void
1292 pmap_collect(void)
1293 {
1294         int i;
1295         vm_page_t m;
1296         static int warningdone=0;
1297
1298         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1299                 return;
1300
1301         if (warningdone < 5) {
1302                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1303                 warningdone++;
1304         }
1305
1306         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1307                 m = &vm_page_array[i];
1308                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1309                     (m->flags & PG_BUSY))
1310                         continue;
1311                 pmap_remove_all(m);
1312         }
1313         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1314 }
1315         
1316 /*
1317  * If it is the first entry on the list, it is actually
1318  * in the header and we must copy the following entry up
1319  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1320  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1321  */
1322 static int
1323 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1324 {
1325         pv_entry_t pv;
1326         int rtval;
1327
1328         crit_enter();
1329         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1330                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1331                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1332                                 break;
1333                 }
1334         } else {
1335                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1336                         if (va == pv->pv_va) 
1337                                 break;
1338                 }
1339         }
1340
1341         /*
1342          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1343          * managed, even if the page being removed IS managed.
1344          */
1345         rtval = 0;
1346         if (pv) {
1347                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1348                 m->md.pv_list_count--;
1349                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1350                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1351                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1352                 ++pmap->pm_generation;
1353                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1354                 free_pv_entry(pv);
1355         }
1356         crit_exit();
1357         return rtval;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1362  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1363  */
1364 static void
1365 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1366 {
1367         pv_entry_t pv;
1368
1369         crit_enter();
1370         pv = get_pv_entry();
1371         pv->pv_va = va;
1372         pv->pv_pmap = pmap;
1373         pv->pv_ptem = mpte;
1374
1375         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1376         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1377         m->md.pv_list_count++;
1378
1379         crit_exit();
1380 }
1381
1382 /*
1383  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1384  */
1385 static int
1386 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1387 {
1388         vpte_t oldpte;
1389         vm_page_t m;
1390
1391         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1392         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1393                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1394         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1395
1396 #if 0
1397         /*
1398          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1399          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1400          * the SMP case.
1401          */
1402         if (oldpte & VPTE_G)
1403                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1404 #endif
1405         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1406         --pmap->pm_stats.resident_count;
1407         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1408                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1409                 if (oldpte & VPTE_M) {
1410 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1411                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1412                                 kprintf(
1413         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1414                                     va, oldpte);
1415                         }
1416 #endif
1417                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1418                                 vm_page_dirty(m);
1419                 }
1420                 if (oldpte & VPTE_A)
1421                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1422                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1423         } else {
1424                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1425         }
1426
1427         return 0;
1428 }
1429
1430 /*
1431  * pmap_remove_page:
1432  *
1433  *      Remove a single page from a process address space.
1434  *
1435  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1436  *      not kernel_pmap.
1437  */
1438 static void
1439 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1440 {
1441         vpte_t *ptq;
1442
1443         /*
1444          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1445          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1446          */
1447         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1448                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1449                 if (*ptq) {
1450                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1451                 }
1452         }
1453 }
1454
1455 /*
1456  * pmap_remove:
1457  *
1458  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1459  *
1460  *      It is assumed that the start and end are properly
1461  *      rounded to the page size.
1462  *
1463  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1464  *      not kernel_pmap.
1465  */
1466 void
1467 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1468 {
1469         vpte_t *ptbase;
1470         vm_offset_t pdnxt;
1471         vm_offset_t ptpaddr;
1472         vm_pindex_t sindex, eindex;
1473
1474         if (pmap == NULL)
1475                 return;
1476
1477         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1478         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1479                 return;
1480
1481         /*
1482          * special handling of removing one page.  a very
1483          * common operation and easy to short circuit some
1484          * code.
1485          */
1486         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1487                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1488                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1489                 return;
1490         }
1491
1492         /*
1493          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1494          * worked with.
1495          *
1496          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1497          * to address 0
1498          */
1499         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1500         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1501
1502         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1503                 vpte_t pdirindex;
1504
1505                 /*
1506                  * Calculate index for next page table.
1507                  */
1508                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1509                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1510                         break;
1511
1512                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1513                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1514                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1515                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1516                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1517                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1518                         continue;
1519                 }
1520
1521                 /*
1522                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1523                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1524                  */
1525                 if (ptpaddr == 0)
1526                         continue;
1527
1528                 /*
1529                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1530                  * by the current page table page, or to the end of the
1531                  * range being removed.
1532                  */
1533                 if (pdnxt > eindex)
1534                         pdnxt = eindex;
1535
1536                 /*
1537                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1538                  */
1539                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1540                         vm_offset_t va;
1541
1542                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1543                         if (*ptbase == 0)
1544                                 continue;
1545                         va = i386_ptob(sindex);
1546                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1547                                 break;
1548                 }
1549         }
1550 }
1551
1552 /*
1553  * pmap_remove_all:
1554  *
1555  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1556  * Reflects back modify bits to the pager.
1557  *
1558  * This routine may not be called from an interrupt.
1559  */
1560 static void
1561 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1562 {
1563         vpte_t *pte, tpte;
1564         pv_entry_t pv;
1565
1566 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1567         /*
1568          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1569          * pages!
1570          */
1571         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1572                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1573         }
1574 #endif
1575
1576         crit_enter();
1577         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1578                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1579                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1580
1581                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1582                 KKASSERT(pte != NULL);
1583
1584                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1585                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1586                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1587                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1588
1589                 if (tpte & VPTE_A)
1590                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1591
1592                 /*
1593                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1594                  */
1595                 if (tpte & VPTE_M) {
1596 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1597                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1598                                 kprintf(
1599         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1600                                     pv->pv_va, tpte);
1601                         }
1602 #endif
1603                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1604                                 vm_page_dirty(m);
1605                 }
1606                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1607                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1608                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1609                 m->md.pv_list_count--;
1610                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1611                 free_pv_entry(pv);
1612         }
1613
1614         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1615         crit_exit();
1616 }
1617
1618 /*
1619  * pmap_protect:
1620  *
1621  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1622  *      as requested.
1623  *
1624  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1625  *      not the kernel_pmap.
1626  */
1627 void
1628 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1629 {
1630         vpte_t *ptbase;
1631         vpte_t *ptep;
1632         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1633         vm_pindex_t sindex, eindex;
1634         vm_pindex_t sbase;
1635
1636         if (pmap == NULL)
1637                 return;
1638
1639         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1640                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1641                 return;
1642         }
1643
1644         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1645                 return;
1646
1647         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1648
1649         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1650         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1651         sbase = sindex;
1652
1653         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1654
1655                 unsigned pdirindex;
1656
1657                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1658
1659                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1660
1661                 /*
1662                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1663                  * Throw away the modified bit (?)
1664                  */
1665                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1666                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1667                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1668                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1669                         continue;
1670                 }
1671
1672                 /*
1673                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1674                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1675                  */
1676                 if (ptpaddr == 0)
1677                         continue;
1678
1679                 if (pdnxt > eindex) {
1680                         pdnxt = eindex;
1681                 }
1682
1683                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1684                         vpte_t pbits;
1685                         vm_page_t m;
1686
1687                         /*
1688                          * Clean managed pages and also check the accessed
1689                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1690                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1691                          * access will force a fault rather then setting
1692                          * the modified bit at an unexpected time.
1693                          */
1694                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1695                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1696                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1697                                                        i386_ptob(sindex));
1698                                 m = NULL;
1699                                 if (pbits & VPTE_A) {
1700                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1701                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1702                                         atomic_clear_int(ptep, VPTE_A);
1703                                 }
1704                                 if (pbits & VPTE_M) {
1705                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1706                                                 if (m == NULL)
1707                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1708                                                 vm_page_dirty(m);
1709                                         }
1710                                 }
1711                         } else {
1712                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1713                                                        i386_ptob(sindex));
1714                         }
1715                 }
1716         }
1717 }
1718
1719 /*
1720  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1721  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1722  *
1723  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1724  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1725  *
1726  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1727  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1728  *
1729  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1730  * kernel_pmap.
1731  */
1732 void
1733 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1734            boolean_t wired)
1735 {
1736         vm_paddr_t pa;
1737         vpte_t *pte;
1738         vm_paddr_t opa;
1739         vm_offset_t origpte, newpte;
1740         vm_page_t mpte;
1741
1742         if (pmap == NULL)
1743                 return;
1744
1745         va &= VPTE_FRAME;
1746
1747         /*
1748          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1749          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1750          */
1751         if (pmap == &kernel_pmap)
1752                 mpte = NULL;
1753         else
1754                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1755
1756         pte = pmap_pte(pmap, va);
1757
1758         /*
1759          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1760          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1761          */
1762         if (pte == NULL) {
1763                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p\n",
1764                       pmap, (void *)va);
1765         }
1766
1767         /*
1768          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1769          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1770          * if an attempt is made to write to the page.
1771          */
1772         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1773         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1774         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1775
1776         if (origpte & VPTE_PS)
1777                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1778
1779         /*
1780          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1781          */
1782         if (origpte && (opa == pa)) {
1783                 /*
1784                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1785                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1786                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1787                  * the PT page will be also.
1788                  */
1789                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1790                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1791                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1792                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1793                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1794
1795                 /*
1796                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1797                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1798                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1799                  * bits below.
1800                  */
1801                 if (mpte)
1802                         mpte->hold_count--;
1803
1804                 /*
1805                  * We might be turning off write access to the page,
1806                  * so we go ahead and sense modify status.
1807                  */
1808                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1809                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1810                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1811                                 vm_page_t om;
1812                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1813                                 vm_page_dirty(om);
1814                         }
1815                         pa |= VPTE_MANAGED;
1816                 }
1817                 goto validate;
1818         } 
1819         /*
1820          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1821          * handle validating new mapping.
1822          */
1823         if (opa) {
1824                 int err;
1825                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1826                 if (err)
1827                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1828         }
1829
1830         /*
1831          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1832          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1833          * called at interrupt time.
1834          */
1835         if (pmap_initialized && 
1836             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1837                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1838                 pa |= VPTE_MANAGED;
1839         }
1840
1841         /*
1842          * Increment counters
1843          */
1844         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1845         if (wired)
1846                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1847
1848 validate:
1849         /*
1850          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1851          */
1852         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1853
1854         if (wired)
1855                 newpte |= VPTE_WIRED;
1856         newpte |= VPTE_U;
1857
1858         /*
1859          * If the mapping or permission bits are different from the
1860          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1861          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1862          * to do now is update the bits.
1863          *
1864          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1865          * fault?
1866          */
1867         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1868                 *pte = newpte | VPTE_A;
1869         }
1870 }
1871
1872 /*
1873  * This is a quick version of pmap_enter().  It is used only under the 
1874  * following conditions:
1875  *
1876  * (1) The pmap is not the kernel_pmap
1877  * (2) The page is not to be wired into the map
1878  * (3) The page is to mapped read-only in the pmap (initially that is)
1879  * (4) The calling procedure is responsible for flushing the TLB
1880  * (5) The page is always managed
1881  * (6) There is no prior mapping at the VA
1882  */
1883
1884 static vm_page_t
1885 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
1886 {
1887         vpte_t *pte;
1888         vm_paddr_t pa;
1889         unsigned ptepindex;
1890         vm_offset_t ptepa;
1891
1892         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1893
1894         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1895
1896         /*
1897          * Instantiate the page table page if required
1898          */
1899
1900         /*
1901          * Calculate pagetable page index
1902          */
1903         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1904         if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
1905                 mpte->hold_count++;
1906         } else {
1907 retry:
1908                 /*
1909                  * Get the page directory entry
1910                  */
1911                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1912
1913                 /*
1914                  * If the page table page is mapped, we just increment
1915                  * the hold count, and activate it.
1916                  */
1917                 if (ptepa) {
1918                         if (ptepa & VPTE_PS)
1919                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1920                         if (pmap->pm_ptphint &&
1921                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1922                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1923                         } else {
1924                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1925                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1926                         }
1927                         if (mpte == NULL)
1928                                 goto retry;
1929                         mpte->hold_count++;
1930                 } else {
1931                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1932                 }
1933         }
1934
1935         /*
1936          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1937          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1938          * just return.
1939          */
1940         pte = pmap_pte(pmap, va);
1941         if (*pte) {
1942                 if (mpte)
1943                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1944                 return 0;
1945         }
1946
1947         /*
1948          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1949          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1950          * called at interrupt time.
1951          */
1952         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
1953                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1954
1955         /*
1956          * Increment counters
1957          */
1958         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1959
1960         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1961
1962         /*
1963          * Now validate mapping with RO protection
1964          */
1965         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1966                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
1967         else
1968                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
1969
1970         return mpte;
1971 }
1972
1973 /*
1974  * Extract the physical address for the translation at the specified
1975  * virtual address in the pmap.
1976  */
1977 vm_paddr_t
1978 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1979 {
1980         vm_paddr_t rtval;
1981         vpte_t pte;
1982
1983         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
1984                 if (pte & VPTE_PS) {
1985                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
1986                         rtval |= va & SEG_MASK;
1987                 } else {
1988                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
1989                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1990                 }
1991                 return(rtval);
1992         }
1993         return(0);
1994 }
1995
1996 #define MAX_INIT_PT (96)
1997
1998 /*
1999  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2000  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2001  * immediately after an mmap.
2002  */
2003 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2004
2005 void
2006 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2007                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2008                     vm_size_t size, int limit)
2009 {
2010         struct rb_vm_page_scan_info info;
2011         struct lwp *lp;
2012         int psize;
2013
2014         /*
2015          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2016          * or object.
2017          */
2018         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2019                 return;
2020
2021         /*
2022          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2023          */
2024         lp = curthread->td_lwp;
2025         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2026                 return;
2027
2028         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2029
2030         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2031                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2032                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2033                 return;
2034         }
2035
2036         if (psize + pindex > object->size) {
2037                 if (object->size < pindex)
2038                         return;           
2039                 psize = object->size - pindex;
2040         }
2041
2042         if (psize == 0)
2043                 return;
2044
2045         /*
2046          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2047          * any valid pages found into the pmap.
2048          *
2049          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2050          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2051          */
2052         info.start_pindex = pindex;
2053         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2054         info.limit = limit;
2055         info.mpte = NULL;
2056         info.addr = addr;
2057         info.pmap = pmap;
2058
2059         crit_enter();
2060         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2061                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2062         crit_exit();
2063 }
2064
2065 static
2066 int
2067 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2068 {
2069         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2070         vm_pindex_t rel_index;
2071         /*
2072          * don't allow an madvise to blow away our really
2073          * free pages allocating pv entries.
2074          */
2075         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2076                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2077                     return(-1);
2078         }
2079         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2080             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2081                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2082                         vm_page_deactivate(p);
2083                 vm_page_busy(p);
2084                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2085                 info->mpte = pmap_enter_quick(info->pmap,
2086                                               info->addr + i386_ptob(rel_index),
2087                                               p, info->mpte);
2088                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2089                 vm_page_wakeup(p);
2090         }
2091         return(0);
2092 }
2093
2094 /*
2095  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2096  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2097  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2098  */
2099 #define PFBAK 4
2100 #define PFFOR 4
2101 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2102
2103 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2104         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2105         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2106         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2107         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2108 };
2109
2110 void
2111 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2112 {
2113         vm_offset_t starta;
2114         vm_offset_t addr;
2115         vm_pindex_t pindex;
2116         vm_page_t m, mpte;
2117         vm_object_t object;
2118         struct lwp *lp;
2119         int i;
2120
2121         /*
2122          * We do not currently prefault mappings that use virtual page
2123          * tables.  We do not prefault foreign pmaps.
2124          */
2125         if (entry->maptype == VM_MAPTYPE_VPAGETABLE)
2126                 return;
2127         lp = curthread->td_lwp;
2128         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2129                 return;
2130
2131         object = entry->object.vm_object;
2132
2133         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2134         if (starta < entry->start)
2135                 starta = entry->start;
2136         else if (starta > addra)
2137                 starta = 0;
2138
2139         /*
2140          * critical section protection is required to maintain the 
2141          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2142          * them from their objects.
2143          */
2144         mpte = NULL;
2145         crit_enter();
2146         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2147                 vm_object_t lobject;
2148                 vpte_t *pte;
2149
2150                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2151                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2152                         addr = 0;
2153
2154                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2155                         continue;
2156
2157                 /*
2158                  * Make sure the page table page already exists
2159                  */
2160                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL) 
2161                         continue;
2162
2163                 /*
2164                  * Get a pointer to the pte and make sure that no valid page
2165                  * has been mapped.
2166                  */
2167                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2168                 if (*pte)
2169                         continue;
2170
2171                 /*
2172                  * Get the page to be mapped
2173                  */
2174                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2175                 lobject = object;
2176
2177                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2178                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2179                      (lobject->backing_object));
2180                     lobject = lobject->backing_object
2181                 ) {
2182                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2183                                 break;
2184                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2185                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2186                 }
2187
2188                 /*
2189                  * give-up when a page is not in memory
2190                  */
2191                 if (m == NULL)
2192                         break;
2193
2194                 /*
2195                  * If everything meets the requirements for pmap_enter_quick(),
2196                  * then enter the page.
2197                  */
2198
2199                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2200                         (m->busy == 0) &&
2201                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2202
2203                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2204                                 vm_page_deactivate(m);
2205                         }
2206                         vm_page_busy(m);
2207                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2208                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2209                         vm_page_wakeup(m);
2210                 }
2211         }
2212         crit_exit();
2213 }
2214
2215 /*
2216  *      Routine:        pmap_change_wiring
2217  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2218  *                      pair.
2219  *      In/out conditions:
2220  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2221  */
2222 void
2223 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2224 {
2225         vpte_t *pte;
2226
2227         if (pmap == NULL)
2228                 return;
2229
2230         pte = get_ptbase(pmap, va);
2231
2232         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2233                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2234         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2235                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2236         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2237
2238         /*
2239          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2240          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2241          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2242          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2243          * wiring changes.
2244          */
2245         if (wired)
2246                 atomic_set_int(pte, VPTE_WIRED);
2247         else
2248                 atomic_clear_int(pte, VPTE_WIRED);
2249 }
2250
2251 /*
2252  *      Copy the range specified by src_addr/len
2253  *      from the source map to the range dst_addr/len
2254  *      in the destination map.
2255  *
2256  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2257  */
2258 void
2259 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2260         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2261 {
2262         vm_offset_t addr;
2263         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2264         vm_offset_t pdnxt;
2265         vpte_t *src_frame;
2266         vpte_t *dst_frame;
2267         vm_page_t m;
2268
2269         if (dst_addr != src_addr)
2270                 return;
2271         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2272                 return;
2273         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2274                 return;
2275
2276         crit_enter();
2277
2278         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2279         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2280
2281         /*
2282          * critical section protection is required to maintain the page/object
2283          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2284          * their objects.
2285          */
2286         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2287                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2288                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2289                 vm_offset_t srcptepaddr;
2290                 unsigned ptepindex;
2291
2292                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2293                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2294
2295                 /*
2296                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2297                  * way below the low water mark of free pages or way
2298                  * above high water mark of used pv entries.
2299                  */
2300                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2301                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2302                         break;
2303                 
2304                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2305                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2306
2307                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2308                 if (srcptepaddr == 0)
2309                         continue;
2310                         
2311                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2312                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2313                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2314                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2315                         }
2316                         continue;
2317                 }
2318
2319                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2320                 if ((srcmpte == NULL) ||
2321                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2322                         continue;
2323
2324                 if (pdnxt > end_addr)
2325                         pdnxt = end_addr;
2326
2327                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2328                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2329                 while (addr < pdnxt) {
2330                         vpte_t ptetemp;
2331                         ptetemp = *src_pte;
2332                         /*
2333                          * we only virtual copy managed pages
2334                          */
2335                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2336                                 /*
2337                                  * We have to check after allocpte for the
2338                                  * pte still being around...  allocpte can
2339                                  * block.
2340                                  *
2341                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2342                                  * we have to reload the tables.
2343                                  */
2344                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2345                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2346                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2347
2348                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2349                                         /*
2350                                          * Clear the modified and accessed
2351                                          * (referenced) bits during the copy.
2352                                          *
2353                                          * We do not have to clear the write
2354                                          * bit to force a fault-on-modify
2355                                          * because the real kernel's target
2356                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2357                                          */
2358                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2359                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2360                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2361                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2362                                                 dstmpte, m);
2363                                 } else {
2364                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2365                                 }
2366                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2367                                         break;
2368                         }
2369                         addr += PAGE_SIZE;
2370                         src_pte++;
2371                         dst_pte++;
2372                 }
2373         }
2374         crit_exit();
2375 }       
2376
2377 /*
2378  * pmap_zero_page:
2379  *
2380  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2381  *      contents.
2382  *
2383  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2384  *      required.
2385  */
2386 void
2387 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2388 {
2389         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2390
2391         crit_enter();
2392         if (*gd->gd_CMAP3)
2393                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2394         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2395         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2396
2397         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2398         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2399         crit_exit();
2400 }
2401
2402 /*
2403  * pmap_page_assertzero:
2404  *
2405  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2406  */
2407 void
2408 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2409 {
2410         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2411         int i;
2412
2413         crit_enter();
2414         if (*gd->gd_CMAP3)
2415                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2416         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2417                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2418         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2419         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2420             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2421                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2422                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2423             }
2424         }
2425         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2426         crit_exit();
2427 }
2428
2429 /*
2430  * pmap_zero_page:
2431  *
2432  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2433  *      its contents with bzero.
2434  *
2435  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2436  */
2437 void
2438 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2439 {
2440         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2441
2442         crit_enter();
2443         if (*gd->gd_CMAP3)
2444                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2445         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W |
2446                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2447         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2448
2449         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2450         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2451         crit_exit();
2452 }
2453
2454 /*
2455  * pmap_copy_page:
2456  *
2457  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2458  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2459  *      is required.
2460  */
2461 void
2462 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2463 {
2464         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2465
2466         crit_enter();
2467         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2468                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2469         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2470                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2471
2472         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | VPTE_R | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2473         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2474
2475         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2476         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2477
2478         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2479
2480         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2481         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2482         crit_exit();
2483 }
2484
2485 /*
2486  * pmap_copy_page_frag:
2487  *
2488  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2489  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2490  *      is required.
2491  */
2492 void
2493 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2494 {
2495         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2496
2497         crit_enter();
2498         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2499                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2500         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2501                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2502
2503         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2504         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2505
2506         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2507         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2508
2509         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2510               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2511               bytes);
2512
2513         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2514         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2515         crit_exit();
2516 }
2517
2518 /*
2519  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2520  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2521  * be changed upwards or downwards in the future; it
2522  * is only necessary that true be returned for a small
2523  * subset of pmaps for proper page aging.
2524  */
2525 boolean_t
2526 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2527 {
2528         pv_entry_t pv;
2529         int loops = 0;
2530
2531         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2532                 return FALSE;
2533
2534         crit_enter();
2535
2536         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2537                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2538                         crit_exit();
2539                         return TRUE;
2540                 }
2541                 loops++;
2542                 if (loops >= 16)
2543                         break;
2544         }
2545         crit_exit();
2546         return (FALSE);
2547 }
2548
2549 /*
2550  * Remove all pages from specified address space
2551  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2552  * is special cased for current process only, but
2553  * can have the more generic (and slightly slower)
2554  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2555  * in the case of running down an entire address space.
2556  */
2557 void
2558 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2559 {
2560         vpte_t *pte, tpte;
2561         pv_entry_t pv, npv;
2562         vm_page_t m;
2563         int iscurrentpmap;
2564         int32_t save_generation;
2565         struct lwp *lp;
2566
2567         lp = curthread->td_lwp;
2568         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2569                 iscurrentpmap = 1;
2570         else
2571                 iscurrentpmap = 0;
2572
2573         crit_enter();
2574         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2575                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2576                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2577                         continue;
2578                 }
2579
2580                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2581
2582                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2583
2584                 /*
2585                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2586                  * at this time
2587                  */
2588                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2589                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2590                         continue;
2591                 }
2592                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2593
2594                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2595
2596                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2597                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2598
2599                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2600                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2601
2602                 /*
2603                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2604                  */
2605                 if (tpte & VPTE_M) {
2606                         vm_page_dirty(m);
2607                 }
2608
2609                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2610                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2611                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2612
2613                 m->md.pv_list_count--;
2614                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2615                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2616                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2617                 }
2618
2619                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2620                 free_pv_entry(pv);
2621
2622                 /*
2623                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2624                  * calls and other removals were made.
2625                  */
2626                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2627                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2628                         pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2629                 }
2630         }
2631         crit_exit();
2632 }
2633
2634 /*
2635  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2636  */
2637 static boolean_t
2638 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2639 {
2640         pv_entry_t pv;
2641         vpte_t *pte;
2642
2643         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2644                 return FALSE;
2645
2646         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2647                 return FALSE;
2648
2649         crit_enter();
2650
2651         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2652                 /*
2653                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2654                  * mark clean_map and ptes as never
2655                  * modified.
2656                  */
2657                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2658                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2659                                 continue;
2660                 }
2661
2662 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2663                 if (!pv->pv_pmap) {
2664                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2665                         continue;
2666                 }
2667 #endif
2668                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2669                 if (*pte & bit) {
2670                         crit_exit();
2671                         return TRUE;
2672                 }
2673         }
2674         crit_exit();
2675         return (FALSE);
2676 }
2677
2678 /*
2679  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2680  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2681  *
2682  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2683  */
2684 static __inline void
2685 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2686 {
2687         pv_entry_t pv;
2688         vpte_t *pte;
2689         vpte_t pbits;
2690
2691         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2692                 return;
2693
2694         crit_enter();
2695
2696         /*
2697          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2698          * setting RO do we need to clear the VAC?
2699          */
2700         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2701                 /*
2702                  * don't write protect pager mappings
2703                  */
2704                 if (bit == VPTE_W) {
2705                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2706                                 continue;
2707                 }
2708
2709 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2710                 if (!pv->pv_pmap) {
2711                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2712                         continue;
2713                 }
2714 #endif
2715
2716                 /*
2717                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2718                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2719                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2720                  *
2721                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2722                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2723                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2724                  * will never set our Modify bit again. 
2725                  */
2726                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2727                 if (*pte & bit) {
2728                         if (bit == VPTE_W) {
2729                                 /*
2730                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2731                                  * VPTE_W
2732                                  */
2733                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2734                                                        pv->pv_va);
2735                                 if (pbits & VPTE_M)
2736                                         vm_page_dirty(m);
2737                         } else if (bit == VPTE_M) {
2738                                 /*
2739                                  * We do not have to make the page read-only
2740                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2741                                  * kernel will make the real PTE read-only
2742                                  * or otherwise detect the write and set
2743                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2744                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2745                                  * above).  This allows the real kernel to
2746                                  * handle the write fault without forwarding
2747                                  * the fault to us.
2748                                  */
2749                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_M);
2750                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2751                                 /*
2752                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2753                                  * the caller doesn't want us to update
2754                                  * the dirty status of the VM page.
2755                                  */
2756                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2757                         } else {
2758                                 /*
2759                                  * We've been asked to clear bits that do
2760                                  * not interact with hardware.
2761                                  */
2762                                 atomic_clear_int(pte, bit);
2763                         }
2764                 }
2765         }
2766         crit_exit();
2767 }
2768
2769 /*
2770  *      pmap_page_protect:
2771  *
2772  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2773  */
2774 void
2775 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2776 {
2777         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2778                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2779                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2780                 } else {
2781                         pmap_remove_all(m);
2782                 }
2783         }
2784 }
2785
2786 vm_paddr_t
2787 pmap_phys_address(int ppn)
2788 {
2789         return (i386_ptob(ppn));
2790 }
2791
2792 /*
2793  *      pmap_ts_referenced:
2794  *
2795  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2796  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2797  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2798  *      reference bits set.
2799  *
2800  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2801  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2802  *      optimal aging of shared pages.
2803  */
2804 int
2805 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2806 {
2807         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2808         vpte_t *pte;
2809         int rtval = 0;
2810
2811         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2812                 return (rtval);
2813
2814         crit_enter();
2815
2816         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2817
2818                 pvf = pv;
2819
2820                 do {
2821                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2822
2823                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2824
2825                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2826
2827                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2828                                 continue;
2829
2830                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2831
2832                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2833 #ifdef SMP
2834                                 atomic_clear_int(pte, VPTE_A);
2835 #else
2836                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, VPTE_A);
2837 #endif
2838                                 rtval++;
2839                                 if (rtval > 4) {
2840                                         break;
2841                                 }
2842                         }
2843                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2844         }
2845         crit_exit();
2846
2847         return (rtval);
2848 }
2849
2850 /*
2851  *      pmap_is_modified:
2852  *
2853  *      Return whether or not the specified physical page was modified
2854  *      in any physical maps.
2855  */
2856 boolean_t
2857 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2858 {
2859         return pmap_testbit(m, VPTE_M);
2860 }
2861
2862 /*
2863  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
2864  */
2865 void
2866 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2867 {
2868         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2869 }
2870
2871 /*
2872  *      pmap_clear_reference:
2873  *
2874  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
2875  */
2876 void
2877 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2878 {
2879         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2880 }
2881
2882 /*
2883  * Miscellaneous support routines follow
2884  */
2885
2886 static void
2887 i386_protection_init(void)
2888 {
2889         int *kp, prot;
2890
2891         kp = protection_codes;
2892         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2893                 if (prot & VM_PROT_READ)
2894                         *kp |= VPTE_R;
2895                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2896                         *kp |= VPTE_W;
2897                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2898                         *kp |= VPTE_X;
2899                 ++kp;
2900         }
2901 }
2902
2903 #if 0
2904
2905 /*
2906  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2907  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2908  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2909  * NOT real memory.
2910  *
2911  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2912  * a time.
2913  */
2914 void *
2915 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2916 {
2917         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2918         vpte_t *pte;
2919
2920         offset = pa & PAGE_MASK;
2921         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2922
2923         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size);
2924         if (!va)
2925                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2926
2927         pa = pa & VPTE_FRAME;
2928         for (tmpva = va; size > 0;) {
2929                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2930                 *pte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2931                 size -= PAGE_SIZE;
2932                 tmpva += PAGE_SIZE;
2933                 pa += PAGE_SIZE;
2934         }
2935         cpu_invltlb();
2936         smp_invltlb();
2937
2938         return ((void *)(va + offset));
2939 }
2940
2941 void
2942 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2943 {
2944         vm_offset_t base, offset;
2945
2946         base = va & VPTE_FRAME;
2947         offset = va & PAGE_MASK;
2948         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2949         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2950         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2951 }
2952
2953 #endif
2954
2955 /*
2956  * perform the pmap work for mincore
2957  */
2958 int
2959 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2960 {
2961         vpte_t *ptep, pte;
2962         vm_page_t m;
2963         int val = 0;
2964         
2965         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2966         if (ptep == 0) {
2967                 return 0;
2968         }
2969
2970         if ((pte = *ptep) != 0) {
2971                 vm_offset_t pa;
2972
2973                 val = MINCORE_INCORE;
2974                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
2975                         return val;
2976
2977                 pa = pte & VPTE_FRAME;
2978
2979                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
2980
2981                 /*
2982                  * Modified by us
2983                  */
2984                 if (pte & VPTE_M)
2985                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2986                 /*
2987                  * Modified by someone
2988                  */
2989                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
2990                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
2991                 /*
2992                  * Referenced by us
2993                  */
2994                 if (pte & VPTE_A)
2995                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
2996
2997                 /*
2998                  * Referenced by someone
2999                  */
3000                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3001                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3002                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3003                 }
3004         } 
3005         return val;
3006 }
3007
3008 void
3009 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3010 {
3011         struct vmspace *oldvm;
3012         struct lwp *lp;
3013
3014         oldvm = p->p_vmspace;
3015         crit_enter();
3016         if (oldvm != newvm) {
3017                 p->p_vmspace = newvm;
3018                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3019                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3020                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3021                 if (adjrefs) {
3022                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3023                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3024                 }
3025         }
3026         crit_exit();
3027 }
3028
3029 void
3030 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3031 {
3032         struct vmspace *oldvm;
3033         struct pmap *pmap;
3034
3035         crit_enter();
3036         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3037
3038         if (oldvm != newvm) {
3039                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3040                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3041                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3042 #if defined(SMP)
3043                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3044 #else
3045                         pmap->pm_active |= 1;
3046 #endif
3047 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3048                         tlb_flush_count++;
3049 #endif
3050                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3051 #if defined(SMP)
3052                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3053                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3054 #else
3055                         pmap->pm_active &= ~1;
3056 #endif
3057                 }
3058         }
3059         crit_exit();
3060 }
3061
3062
3063 vm_offset_t
3064 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3065 {
3066
3067         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3068                 return addr;
3069         }
3070
3071         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3072         return addr;
3073 }
3074
3075
3076 #if defined(DEBUG)
3077
3078 static void     pads (pmap_t pm);
3079 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3080
3081 /* print address space of pmap*/
3082 static void
3083 pads(pmap_t pm)
3084 {
3085         vm_offset_t va;
3086         int i, j;
3087         vpte_t *ptep;
3088
3089         if (pm == &kernel_pmap)
3090                 return;
3091         for (i = 0; i < 1024; i++)
3092                 if (pm->pm_pdir[i])
3093                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3094                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3095                                 if (pm == &kernel_pmap && va < KERNBASE)
3096                                         continue;
3097                                 if (pm != &kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3098                                         continue;
3099                                 ptep = pmap_pte(pm, va);
3100                                 if (ptep && (*ptep & VPTE_V)) {
3101                                         kprintf("%p:%x ",
3102                                                 (void *)va, (unsigned)*ptep);
3103                                 }
3104                         };
3105
3106 }
3107
3108 void
3109 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3110 {
3111         pv_entry_t pv;
3112         vm_page_t m;
3113
3114         kprintf("pa %08llx", (long long)pa);
3115         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3116         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3117 #ifdef used_to_be
3118                 kprintf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3119                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3120 #endif
3121                 kprintf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3122                 pads(pv->pv_pmap);
3123         }
3124         kprintf(" ");
3125 }
3126 #endif
3127