9fe87e62041f2de87676d163ac7f491a8b4132d2
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
4  * Copyright (c) 1994 David Greenman
5  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
6  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
7  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
8  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
9  * Copyright (c) 2011-2012 Matthew Dillon
10  * All rights reserved.
11  *
12  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
13  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
14  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
15  *
16  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
17  * modification, are permitted provided that the following conditions
18  * are met:
19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
22  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
23  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
24  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
25  *    must display the following acknowledgement:
26  *      This product includes software developed by the University of
27  *      California, Berkeley and its contributors.
28  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
29  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
30  *    without specific prior written permission.
31  *
32  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
33  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
34  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
35  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
36  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
37  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
38  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
39  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
40  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
41  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
42  * SUCH DAMAGE.
43  */
44 /*
45  * Manage physical address maps for x86-64 systems.
46  */
47
48 #if JG
49 #include "opt_disable_pse.h"
50 #include "opt_pmap.h"
51 #endif
52 #include "opt_msgbuf.h"
53
54 #include <sys/param.h>
55 #include <sys/systm.h>
56 #include <sys/kernel.h>
57 #include <sys/proc.h>
58 #include <sys/msgbuf.h>
59 #include <sys/vmmeter.h>
60 #include <sys/mman.h>
61
62 #include <vm/vm.h>
63 #include <vm/vm_param.h>
64 #include <sys/sysctl.h>
65 #include <sys/lock.h>
66 #include <vm/vm_kern.h>
67 #include <vm/vm_page.h>
68 #include <vm/vm_map.h>
69 #include <vm/vm_object.h>
70 #include <vm/vm_extern.h>
71 #include <vm/vm_pageout.h>
72 #include <vm/vm_pager.h>
73 #include <vm/vm_zone.h>
74
75 #include <sys/user.h>
76 #include <sys/thread2.h>
77 #include <sys/sysref2.h>
78 #include <sys/spinlock2.h>
79 #include <vm/vm_page2.h>
80
81 #include <machine/cputypes.h>
82 #include <machine/md_var.h>
83 #include <machine/specialreg.h>
84 #include <machine/smp.h>
85 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
86 #include <machine/globaldata.h>
87 #include <machine/pmap.h>
88 #include <machine/pmap_inval.h>
89 #include <machine/inttypes.h>
90
91 #include <ddb/ddb.h>
92
93 #define PMAP_KEEP_PDIRS
94 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
95 #define PMAP_SHPGPERPROC 2000
96 #endif
97
98 #if defined(DIAGNOSTIC)
99 #define PMAP_DIAGNOSTIC
100 #endif
101
102 #define MINPV 2048
103
104 /*
105  * pmap debugging will report who owns a pv lock when blocking.
106  */
107 #ifdef PMAP_DEBUG
108
109 #define PMAP_DEBUG_DECL         ,const char *func, int lineno
110 #define PMAP_DEBUG_ARGS         , __func__, __LINE__
111 #define PMAP_DEBUG_COPY         , func, lineno
112
113 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex            \
114                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
115 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv                     \
116                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
117 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv                 \
118                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
119 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp  \
120                                                         PMAP_DEBUG_ARGS)
121
122 #else
123
124 #define PMAP_DEBUG_DECL
125 #define PMAP_DEBUG_ARGS
126 #define PMAP_DEBUG_COPY
127
128 #define pv_get(pmap, pindex)            _pv_get(pmap, pindex)
129 #define pv_lock(pv)                     _pv_lock(pv)
130 #define pv_hold_try(pv)                 _pv_hold_try(pv)
131 #define pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)  _pv_alloc(pmap, pindex, isnewp)
132
133 #endif
134
135 /*
136  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
137  */
138 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
139
140 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
141 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
142 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
143 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
144 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
145
146 /*
147  * Given a map and a machine independent protection code,
148  * convert to a vax protection code.
149  */
150 #define pte_prot(m, p)          \
151         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
152 static int protection_codes[8];
153
154 struct pmap kernel_pmap;
155 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
156
157 MALLOC_DEFINE(M_OBJPMAP, "objpmap", "pmaps associated with VM objects");
158
159 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
160 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
161 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
162 vm_offset_t virtual2_end;
163 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
164 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
165 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
166 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
167 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
168 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
169 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
170 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
171
172 static int ndmpdp;
173 static vm_paddr_t dmaplimit;
174 static int nkpt;
175 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
176
177 static uint64_t KPTbase;
178 static uint64_t KPTphys;
179 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
180 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
181 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
182 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
183
184 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
185 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
186
187 /*
188  * Data for the pv entry allocation mechanism
189  */
190 static vm_zone_t pvzone;
191 static struct vm_zone pvzone_store;
192 static struct vm_object pvzone_obj;
193 static int pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
194 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
195 static struct pv_entry *pvinit;
196
197 /*
198  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
199  */
200 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
201 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
202 static pt_entry_t *msgbufmap;
203 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
204
205 /*
206  * Crashdump maps.
207  */
208 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
209 static caddr_t crashdumpmap;
210
211 static int pmap_yield_count = 64;
212 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_yield_count, CTLFLAG_RW,
213     &pmap_yield_count, 0, "Yield during init_pt/release");
214 static int pmap_mmu_optimize = 0;
215 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_mmu_optimize, CTLFLAG_RW,
216     &pmap_mmu_optimize, 0, "Share page table pages when possible");
217
218 #define DISABLE_PSE
219
220 static void pv_hold(pv_entry_t pv);
221 static int _pv_hold_try(pv_entry_t pv
222                                 PMAP_DEBUG_DECL);
223 static void pv_drop(pv_entry_t pv);
224 static void _pv_lock(pv_entry_t pv
225                                 PMAP_DEBUG_DECL);
226 static void pv_unlock(pv_entry_t pv);
227 static pv_entry_t _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew
228                                 PMAP_DEBUG_DECL);
229 static pv_entry_t _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex
230                                 PMAP_DEBUG_DECL);
231 static pv_entry_t pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp);
232 static pv_entry_t pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex);
233 static void pv_put(pv_entry_t pv);
234 static void pv_free(pv_entry_t pv);
235 static void *pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex);
236 static pv_entry_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
237                       pv_entry_t *pvpp);
238 static pv_entry_t pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
239                       pv_entry_t *pvpp, vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va);
240 static void pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
241                       struct pmap_inval_info *info);
242 static vm_page_t pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv);
243 static int pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp);
244
245 struct pmap_scan_info;
246 static void pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
247                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
248                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
249 static void pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
250                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
251                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
252
253 static void i386_protection_init (void);
254 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
255 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
256 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
257
258 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
259 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
260
261 static unsigned pdir4mb;
262
263 static int
264 pv_entry_compare(pv_entry_t pv1, pv_entry_t pv2)
265 {
266         if (pv1->pv_pindex < pv2->pv_pindex)
267                 return(-1);
268         if (pv1->pv_pindex > pv2->pv_pindex)
269                 return(1);
270         return(0);
271 }
272
273 RB_GENERATE2(pv_entry_rb_tree, pv_entry, pv_entry,
274              pv_entry_compare, vm_pindex_t, pv_pindex);
275
276 /*
277  * Move the kernel virtual free pointer to the next
278  * 2MB.  This is used to help improve performance
279  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
280  * (.text, .data, .bss)
281  */
282 static
283 vm_offset_t
284 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
285 {
286         vm_offset_t newaddr = addr;
287
288         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
289         return newaddr;
290 }
291
292 /*
293  * pmap_pte_quick:
294  *
295  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
296  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
297  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
298  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
299  */
300 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
301
302 static
303 pt_entry_t *
304 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
305 {
306         return pmap_pte(pmap, va);
307 }
308
309 /*
310  * Returns the pindex of a page table entry (representing a terminal page).
311  * There are NUPTE_TOTAL page table entries possible (a huge number)
312  *
313  * x86-64 has a 48-bit address space, where bit 47 is sign-extended out.
314  * We want to properly translate negative KVAs.
315  */
316 static __inline
317 vm_pindex_t
318 pmap_pte_pindex(vm_offset_t va)
319 {
320         return ((va >> PAGE_SHIFT) & (NUPTE_TOTAL - 1));
321 }
322
323 /*
324  * Returns the pindex of a page table.
325  */
326 static __inline
327 vm_pindex_t
328 pmap_pt_pindex(vm_offset_t va)
329 {
330         return (NUPTE_TOTAL + ((va >> PDRSHIFT) & (NUPT_TOTAL - 1)));
331 }
332
333 /*
334  * Returns the pindex of a page directory.
335  */
336 static __inline
337 vm_pindex_t
338 pmap_pd_pindex(vm_offset_t va)
339 {
340         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
341                 ((va >> PDPSHIFT) & (NUPD_TOTAL - 1)));
342 }
343
344 static __inline
345 vm_pindex_t
346 pmap_pdp_pindex(vm_offset_t va)
347 {
348         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
349                 ((va >> PML4SHIFT) & (NUPDP_TOTAL - 1)));
350 }
351
352 static __inline
353 vm_pindex_t
354 pmap_pml4_pindex(void)
355 {
356         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL + NUPDP_TOTAL);
357 }
358
359 /*
360  * Return various clipped indexes for a given VA
361  *
362  * Returns the index of a pte in a page table, representing a terminal
363  * page.
364  */
365 static __inline
366 vm_pindex_t
367 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
368 {
369         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
370 }
371
372 /*
373  * Returns the index of a pt in a page directory, representing a page
374  * table.
375  */
376 static __inline
377 vm_pindex_t
378 pmap_pt_index(vm_offset_t va)
379 {
380         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
381 }
382
383 /*
384  * Returns the index of a pd in a page directory page, representing a page
385  * directory.
386  */
387 static __inline
388 vm_pindex_t
389 pmap_pd_index(vm_offset_t va)
390 {
391         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
392 }
393
394 /*
395  * Returns the index of a pdp in the pml4 table, representing a page
396  * directory page.
397  */
398 static __inline
399 vm_pindex_t
400 pmap_pdp_index(vm_offset_t va)
401 {
402         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
403 }
404
405 /*
406  * Generic procedure to index a pte from a pt, pd, or pdp.
407  *
408  * NOTE: Normally passed pindex as pmap_xx_index().  pmap_xx_pindex() is NOT
409  *       a page table page index but is instead of PV lookup index.
410  */
411 static
412 void *
413 pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
414 {
415         pt_entry_t *pte;
416
417         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
418         return(&pte[pindex]);
419 }
420
421 /*
422  * Return pointer to PDP slot in the PML4
423  */
424 static __inline
425 pml4_entry_t *
426 pmap_pdp(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
427 {
428         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pdp_index(va)]);
429 }
430
431 /*
432  * Return pointer to PD slot in the PDP given a pointer to the PDP
433  */
434 static __inline
435 pdp_entry_t *
436 pmap_pdp_to_pd(pml4_entry_t pdp_pte, vm_offset_t va)
437 {
438         pdp_entry_t *pd;
439
440         pd = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pdp_pte & PG_FRAME);
441         return (&pd[pmap_pd_index(va)]);
442 }
443
444 /*
445  * Return pointer to PD slot in the PDP.
446  */
447 static __inline
448 pdp_entry_t *
449 pmap_pd(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
450 {
451         pml4_entry_t *pdp;
452
453         pdp = pmap_pdp(pmap, va);
454         if ((*pdp & PG_V) == 0)
455                 return NULL;
456         return (pmap_pdp_to_pd(*pdp, va));
457 }
458
459 /*
460  * Return pointer to PT slot in the PD given a pointer to the PD
461  */
462 static __inline
463 pd_entry_t *
464 pmap_pd_to_pt(pdp_entry_t pd_pte, vm_offset_t va)
465 {
466         pd_entry_t *pt;
467
468         pt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pd_pte & PG_FRAME);
469         return (&pt[pmap_pt_index(va)]);
470 }
471
472 /*
473  * Return pointer to PT slot in the PD
474  *
475  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps (embedded in objects) do not have PDPs,
476  *                   so we cannot lookup the PD via the PDP.  Instead we
477  *                   must look it up via the pmap.
478  */
479 static __inline
480 pd_entry_t *
481 pmap_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
482 {
483         pdp_entry_t *pd;
484         pv_entry_t pv;
485         vm_pindex_t pd_pindex;
486
487         if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
488                 pd_pindex = pmap_pd_pindex(va);
489                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
490                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pd_pindex);
491                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
492                 if (pv == NULL || pv->pv_m == NULL)
493                         return NULL;
494                 return (pmap_pd_to_pt(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m), va));
495         } else {
496                 pd = pmap_pd(pmap, va);
497                 if (pd == NULL || (*pd & PG_V) == 0)
498                          return NULL;
499                 return (pmap_pd_to_pt(*pd, va));
500         }
501 }
502
503 /*
504  * Return pointer to PTE slot in the PT given a pointer to the PT
505  */
506 static __inline
507 pt_entry_t *
508 pmap_pt_to_pte(pd_entry_t pt_pte, vm_offset_t va)
509 {
510         pt_entry_t *pte;
511
512         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pt_pte & PG_FRAME);
513         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
514 }
515
516 /*
517  * Return pointer to PTE slot in the PT
518  */
519 static __inline
520 pt_entry_t *
521 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
522 {
523         pd_entry_t *pt;
524
525         pt = pmap_pt(pmap, va);
526         if (pt == NULL || (*pt & PG_V) == 0)
527                  return NULL;
528         if ((*pt & PG_PS) != 0)
529                 return ((pt_entry_t *)pt);
530         return (pmap_pt_to_pte(*pt, va));
531 }
532
533 /*
534  * Of all the layers (PTE, PT, PD, PDP, PML4) the best one to cache is
535  * the PT layer.  This will speed up core pmap operations considerably.
536  */
537 static __inline
538 void
539 pv_cache(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
540 {
541         if (pindex >= pmap_pt_pindex(0) && pindex <= pmap_pd_pindex(0))
542                 pv->pv_pmap->pm_pvhint = pv;
543 }
544
545
546 /*
547  * KVM - return address of PT slot in PD
548  */
549 static __inline
550 pd_entry_t *
551 vtopt(vm_offset_t va)
552 {
553         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
554                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
555
556         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
557 }
558
559 /*
560  * KVM - return address of PTE slot in PT
561  */
562 static __inline
563 pt_entry_t *
564 vtopte(vm_offset_t va)
565 {
566         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
567                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
568
569         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
570 }
571
572 static uint64_t
573 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, long n)
574 {
575         uint64_t ret;
576
577         ret = *firstaddr;
578         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
579         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
580         return (ret);
581 }
582
583 static
584 void
585 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
586 {
587         long i;         /* must be 64 bits */
588         long nkpt_base;
589         long nkpt_phys;
590         int j;
591
592         /*
593          * We are running (mostly) V=P at this point
594          *
595          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
596          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
597          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
598          *
599          * Maxmem is in pages.
600          *
601          * ndmpdp is the number of 1GB pages we wish to map.
602          */
603         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
604         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
605                 ndmpdp = 4;
606         KKASSERT(ndmpdp <= NKPDPE * NPDEPG);
607
608         /*
609          * Starting at the beginning of kvm (not KERNBASE).
610          */
611         nkpt_phys = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
612         nkpt_phys += (Maxmem * sizeof(struct pv_entry) + NBPDR - 1) / NBPDR;
613         nkpt_phys += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E +
614                        ndmpdp) + 511) / 512;
615         nkpt_phys += 128;
616
617         /*
618          * Starting at KERNBASE - map 2G worth of page table pages.
619          * KERNBASE is offset -2G from the end of kvm.
620          */
621         nkpt_base = (NPDPEPG - KPDPI) * NPTEPG; /* typically 2 x 512 */
622
623         /*
624          * Allocate pages
625          */
626         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt_base);
627         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt_phys);
628         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
629         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
630         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
631
632         /*
633          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
634          * that is where we start populating the page table pages.
635          * Basically this is the end - 2.
636          */
637         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
638
639         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
640         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
641                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
642         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
643
644         /*
645          * Fill in the underlying page table pages for the area around
646          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
647          *
648          * Read-only from zero to physfree
649          * XXX not fully used, underneath 2M pages
650          */
651         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
652                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
653                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
654         }
655
656         /*
657          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
658          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
659          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
660          * data, bss, and initial pre-allocations.
661          */
662         for (i = 0; i < nkpt_base; i++) {
663                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
664                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V;
665         }
666         for (i = 0; i < nkpt_phys; i++) {
667                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
668                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
669         }
670
671         /*
672          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
673          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
674          * above in the KERNBASE area.
675          */
676         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
677                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
678                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
679         }
680
681         /*
682          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
683          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
684          */
685         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
686                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
687                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
688                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
689                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
690         }
691
692         /*
693          * Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages
694          * Preset PG_M and PG_A because demotion expects it.
695          *
696          * When filling in entries in the PD pages make sure any excess
697          * entries are set to zero as we allocated enough PD pages
698          */
699         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
700                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
701                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
702                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
703                                                        PG_G | PG_M | PG_A;
704                 }
705
706                 /*
707                  * And the direct map space's PDP
708                  */
709                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
710                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
711                                                         (i << PAGE_SHIFT);
712                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
713                 }
714         } else {
715                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
716                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
717                                                 (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
718                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
719                                                          PG_G | PG_M | PG_A;
720                 }
721         }
722
723         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
724         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
725         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
726
727         /*
728          * Connect the Direct Map slots up to the PML4
729          */
730         for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
731                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I + j] =
732                         (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
733                         PG_RW | PG_V | PG_U;
734         }
735
736         /*
737          * Connect the KVA slot up to the PML4
738          */
739         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
740         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
741 }
742
743 /*
744  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
745  *
746  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
747  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
748  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
749  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
750  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
751  *      (physical) address starting relative to 0]
752  */
753 void
754 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
755 {
756         vm_offset_t va;
757         pt_entry_t *pte;
758         struct mdglobaldata *gd;
759         int pg;
760
761         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
762         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
763         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
764
765         avail_start = *firstaddr;
766
767         /*
768          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
769          */
770         create_pagetables(firstaddr);
771
772         virtual2_start = KvaStart;
773         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
774
775         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
776         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
777
778         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
779
780         /* XXX do %cr0 as well */
781         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
782         load_cr3(KPML4phys);
783
784         /*
785          * Initialize protection array.
786          */
787         i386_protection_init();
788
789         /*
790          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
791          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
792          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
793          */
794         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
795         kernel_pmap.pm_count = 1;
796         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
797         RB_INIT(&kernel_pmap.pm_pvroot);
798         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
799         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
800
801         /*
802          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
803          * mapping of pages.
804          */
805 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
806         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
807
808         va = virtual_start;
809         pte = vtopte(va);
810
811         /*
812          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
813          */
814         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
815
816         /*
817          * Crashdump maps.
818          */
819         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
820
821         /*
822          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
823          * /dev/mem.
824          */
825         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
826
827         /*
828          * msgbufp is used to map the system message buffer.
829          * XXX msgbufmap is not used.
830          */
831         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
832                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
833
834         virtual_start = va;
835
836         *CMAP1 = 0;
837
838         /*
839          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
840          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
841          * works under UP because self-referential page table mappings
842          */
843 #ifdef SMP
844         pgeflag = 0;
845 #else
846         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
847                 pgeflag = PG_G;
848 #endif
849         
850 /*
851  * Initialize the 4MB page size flag
852  */
853         pseflag = 0;
854 /*
855  * The 4MB page version of the initial
856  * kernel page mapping.
857  */
858         pdir4mb = 0;
859
860 #if !defined(DISABLE_PSE)
861         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
862                 pt_entry_t ptditmp;
863                 /*
864                  * Note that we have enabled PSE mode
865                  */
866                 pseflag = PG_PS;
867                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
868                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
869                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
870                 pdir4mb = ptditmp;
871
872 #ifndef SMP
873                 /*
874                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
875                  * now because the APs will not be able to use it when
876                  * they boot up.
877                  */
878                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
879
880                 /*
881                  * We can do the mapping here for the single processor
882                  * case.  We simply ignore the old page table page from
883                  * now on.
884                  */
885                 /*
886                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
887                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
888                  */
889                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
890                 cpu_invltlb();
891 #endif
892         }
893 #endif
894
895         /*
896          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
897          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
898          * portion.
899          */
900         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
901         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
902
903         cpu_invltlb();
904 }
905
906 #ifdef SMP
907 /*
908  * Set 4mb pdir for mp startup
909  */
910 void
911 pmap_set_opt(void)
912 {
913         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
914                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
915                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
916                         cpu_invltlb();
917                 }
918         }
919 }
920 #endif
921
922 /*
923  *      Initialize the pmap module.
924  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
925  *      system needs to map virtual memory.
926  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
927  *      way, discontiguous physical memory.
928  */
929 void
930 pmap_init(void)
931 {
932         int i;
933         int initial_pvs;
934
935         /*
936          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
937          * pv_head_table.
938          */
939
940         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
941                 vm_page_t m;
942
943                 m = &vm_page_array[i];
944                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
945         }
946
947         /*
948          * init the pv free list
949          */
950         initial_pvs = vm_page_array_size;
951         if (initial_pvs < MINPV)
952                 initial_pvs = MINPV;
953         pvzone = &pvzone_store;
954         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
955                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
956         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
957                   pvinit, initial_pvs);
958
959         /*
960          * Now it is safe to enable pv_table recording.
961          */
962         pmap_initialized = TRUE;
963 }
964
965 /*
966  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
967  * high water mark so that the system can recover from excessive
968  * numbers of pv entries.
969  */
970 void
971 pmap_init2(void)
972 {
973         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
974         int entry_max;
975
976         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
977         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
978         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
979         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
980
981         /*
982          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
983          */
984         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
985         if (entry_max <= 0)
986                 entry_max = 1;
987
988         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
989 }
990
991
992 /***************************************************
993  * Low level helper routines.....
994  ***************************************************/
995
996 /*
997  * this routine defines the region(s) of memory that should
998  * not be tested for the modified bit.
999  */
1000 static __inline
1001 int
1002 pmap_track_modified(vm_pindex_t pindex)
1003 {
1004         vm_offset_t va = (vm_offset_t)pindex << PAGE_SHIFT;
1005         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
1006                 return 1;
1007         else
1008                 return 0;
1009 }
1010
1011 /*
1012  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
1013  * The page must be wired for this to work reliably.
1014  *
1015  * XXX for the moment we're using pv_find() instead of pv_get(), as
1016  *     callers might be expecting non-blocking operation.
1017  */
1018 vm_paddr_t 
1019 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1020 {
1021         vm_paddr_t rtval;
1022         pv_entry_t pt_pv;
1023         pt_entry_t *ptep;
1024
1025         rtval = 0;
1026         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1027                 /*
1028                  * Kernel page directories might be direct-mapped and
1029                  * there is typically no PV tracking of pte's
1030                  */
1031                 pd_entry_t *pt;
1032
1033                 pt = pmap_pt(pmap, va);
1034                 if (pt && (*pt & PG_V)) {
1035                         if (*pt & PG_PS) {
1036                                 rtval = *pt & PG_PS_FRAME;
1037                                 rtval |= va & PDRMASK;
1038                         } else {
1039                                 ptep = pmap_pt_to_pte(*pt, va);
1040                                 if (*pt & PG_V) {
1041                                         rtval = *ptep & PG_FRAME;
1042                                         rtval |= va & PAGE_MASK;
1043                                 }
1044                         }
1045                 }
1046         } else {
1047                 /*
1048                  * User pages currently do not direct-map the page directory
1049                  * and some pages might not used managed PVs.  But all PT's
1050                  * will have a PV.
1051                  */
1052                 pt_pv = pv_find(pmap, pmap_pt_pindex(va));
1053                 if (pt_pv) {
1054                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1055                         if (*ptep & PG_V) {
1056                                 rtval = *ptep & PG_FRAME;
1057                                 rtval |= va & PAGE_MASK;
1058                         }
1059                         pv_drop(pt_pv);
1060                 }
1061         }
1062         return rtval;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
1067  */
1068 vm_paddr_t
1069 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1070 {
1071         pd_entry_t pt;          /* pt entry in pd */
1072         vm_paddr_t pa;
1073
1074         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1075                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1076         } else {
1077                 pt = *vtopt(va);
1078                 if (pt & PG_PS) {
1079                         pa = (pt & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1080                 } else {
1081                         /*
1082                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1083                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1084                          * be used to access the PTE because it would use the
1085                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1086                          * because the page table page is preserved by the
1087                          * promotion.
1088                          */
1089                         pa = *pmap_pt_to_pte(pt, va);
1090                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1091                 }
1092         }
1093         return pa;
1094 }
1095
1096 /***************************************************
1097  * Low level mapping routines.....
1098  ***************************************************/
1099
1100 /*
1101  * Routine: pmap_kenter
1102  * Function:
1103  *      Add a wired page to the KVA
1104  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
1105  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
1106  */
1107 void 
1108 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1109 {
1110         pt_entry_t *pte;
1111         pt_entry_t npte;
1112         pmap_inval_info info;
1113
1114         pmap_inval_init(&info);                         /* XXX remove */
1115         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1116         pte = vtopte(va);
1117         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);  /* XXX remove */
1118         *pte = npte;
1119         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);    /* XXX remove */
1120         pmap_inval_done(&info);                         /* XXX remove */
1121 }
1122
1123 /*
1124  * Routine: pmap_kenter_quick
1125  * Function:
1126  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
1127  *      mapping on the current CPU.
1128  */
1129 void
1130 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1131 {
1132         pt_entry_t *pte;
1133         pt_entry_t npte;
1134
1135         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1136         pte = vtopte(va);
1137         *pte = npte;
1138         cpu_invlpg((void *)va);
1139 }
1140
1141 void
1142 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
1143 {
1144         pmap_inval_info info;
1145
1146         pmap_inval_init(&info);
1147         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1148         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1149         pmap_inval_done(&info);
1150 }
1151
1152 void
1153 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
1154 {
1155         cpu_invlpg((void *)va);
1156 }
1157
1158 /*
1159  * remove a page from the kernel pagetables
1160  */
1161 void
1162 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1163 {
1164         pt_entry_t *pte;
1165         pmap_inval_info info;
1166
1167         pmap_inval_init(&info);
1168         pte = vtopte(va);
1169         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1170         (void)pte_load_clear(pte);
1171         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1172         pmap_inval_done(&info);
1173 }
1174
1175 void
1176 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1177 {
1178         pt_entry_t *pte;
1179         pte = vtopte(va);
1180         (void)pte_load_clear(pte);
1181         cpu_invlpg((void *)va);
1182 }
1183
1184 /*
1185  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1186  */
1187 void
1188 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1189 {
1190         atomic_set_long(vtopte(va), PG_RW);
1191         cpu_invlpg((void *)va);
1192 }
1193
1194 void
1195 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1196 {
1197         atomic_set_long(vtopte(va), PG_N);
1198         cpu_invlpg((void *)va);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1203  * address space during the low level boot, typically to map the
1204  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1205  *
1206  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1207  * kernel text+data.
1208  *
1209  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1210  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1211  * have access to the related pointers.
1212  */
1213 vm_offset_t
1214 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1215 {
1216         vm_offset_t va;
1217         vm_offset_t va_start;
1218
1219         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1220
1221         va_start = *virtp;
1222         va = va_start;
1223
1224         while (start < end) {
1225                 pmap_kenter_quick(va, start);
1226                 va += PAGE_SIZE;
1227                 start += PAGE_SIZE;
1228         }
1229         *virtp = va;
1230         return va_start;
1231 }
1232
1233
1234 /*
1235  * Add a list of wired pages to the kva
1236  * this routine is only used for temporary
1237  * kernel mappings that do not need to have
1238  * page modification or references recorded.
1239  * Note that old mappings are simply written
1240  * over.  The page *must* be wired.
1241  */
1242 void
1243 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1244 {
1245         vm_offset_t end_va;
1246
1247         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1248                 
1249         while (va < end_va) {
1250                 pt_entry_t *pte;
1251
1252                 pte = vtopte(va);
1253                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1254                 cpu_invlpg((void *)va);
1255                 va += PAGE_SIZE;
1256                 m++;
1257         }
1258         smp_invltlb();
1259 }
1260
1261 /*
1262  * This routine jerks page mappings from the
1263  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1264  *
1265  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1266  */
1267 void
1268 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1269 {
1270         vm_offset_t end_va;
1271
1272         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1273
1274         while (va < end_va) {
1275                 pt_entry_t *pte;
1276
1277                 pte = vtopte(va);
1278                 (void)pte_load_clear(pte);
1279                 cpu_invlpg((void *)va);
1280                 va += PAGE_SIZE;
1281         }
1282         smp_invltlb();
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1287  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1288  */
1289 void
1290 pmap_init_thread(thread_t td)
1291 {
1292         /* enforce pcb placement & alignment */
1293         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1294         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
1295         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1296         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
1297 }
1298
1299 /*
1300  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1301  */
1302 void
1303 pmap_init_proc(struct proc *p)
1304 {
1305 }
1306
1307 /*
1308  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1309  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1310  *
1311  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1312  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1313  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1314  */
1315 void
1316 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1317 {
1318         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1319         pmap->pm_count = 1;
1320         pmap->pm_active = 0;
1321         pmap->pm_pvhint = NULL;
1322         RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1323         spin_init(&pmap->pm_spin);
1324         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1325         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1326 }
1327
1328 /*
1329  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1330  * such as one in a vmspace structure.
1331  */
1332 static void
1333 pmap_pinit_simple(struct pmap *pmap)
1334 {
1335         /*
1336          * Misc initialization
1337          */
1338         pmap->pm_count = 1;
1339         pmap->pm_active = 0;
1340         pmap->pm_pvhint = NULL;
1341         pmap->pm_flags = PMAP_FLAG_SIMPLE;
1342
1343         /*
1344          * Don't blow up locks/tokens on re-use (XXX fix/use drop code
1345          * for this).
1346          */
1347         if (pmap->pm_pmlpv == NULL) {
1348                 RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1349                 bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1350                 spin_init(&pmap->pm_spin);
1351                 lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1352         }
1353 }
1354
1355 void
1356 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1357 {
1358         pv_entry_t pv;
1359         int j;
1360
1361         pmap_pinit_simple(pmap);
1362         pmap->pm_flags &= ~PMAP_FLAG_SIMPLE;
1363
1364         /*
1365          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1366          * page directory table.
1367          */
1368         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1369                 pmap->pm_pml4 =
1370                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1371         }
1372
1373         /*
1374          * Allocate the page directory page, which wires it even though
1375          * it isn't being entered into some higher level page table (it
1376          * being the highest level).  If one is already cached we don't
1377          * have to do anything.
1378          */
1379         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) == NULL) {
1380                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1381                 pmap->pm_pmlpv = pv;
1382                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4,
1383                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
1384                 pv_put(pv);
1385
1386                 /*
1387                  * Install DMAP and KMAP.
1388                  */
1389                 for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
1390                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + j] =
1391                                 (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
1392                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
1393                 }
1394                 pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1395
1396                 /*
1397                  * install self-referential address mapping entry
1398                  */
1399                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
1400                                            PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1401         } else {
1402                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
1403                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
1404         }
1405         KKASSERT(pmap->pm_pml4[255] == 0);
1406         KKASSERT(RB_ROOT(&pmap->pm_pvroot) == pv);
1407         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_left == NULL);
1408         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_right == NULL);
1409 }
1410
1411 /*
1412  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1413  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1414  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1415  * of cleanup work to do here.
1416  */
1417 void
1418 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1419 {
1420         pv_entry_t pv;
1421         vm_page_t p;
1422
1423         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1424         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) != NULL) {
1425                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
1426                         pv_lock(pv);
1427                 p = pmap_remove_pv_page(pv);
1428                 pv_free(pv);
1429                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1430                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1431                 KKASSERT(p->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED));
1432                 vm_page_unwire(p, 0);
1433                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1434
1435                 /*
1436                  * XXX eventually clean out PML4 static entries and
1437                  * use vm_page_free_zero()
1438                  */
1439                 vm_page_free(p);
1440                 pmap->pm_pmlpv = NULL;
1441         }
1442         if (pmap->pm_pml4) {
1443                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1444                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1445                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1446         }
1447         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0);
1448         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1449 }
1450
1451 /*
1452  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1453  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1454  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1455  * then copies the template.
1456  */
1457 void
1458 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1459 {
1460         spin_lock(&pmap_spin);
1461         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1462         spin_unlock(&pmap_spin);
1463 }
1464
1465 /*
1466  * This routine is called when various levels in the page table need to
1467  * be populated.  This routine cannot fail.
1468  *
1469  * This function returns two locked pv_entry's, one representing the
1470  * requested pv and one representing the requested pv's parent pv.  If
1471  * the pv did not previously exist it will be mapped into its parent
1472  * and wired, otherwise no additional wire count will be added.
1473  */
1474 static
1475 pv_entry_t
1476 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp)
1477 {
1478         pt_entry_t *ptep;
1479         pv_entry_t pv;
1480         pv_entry_t pvp;
1481         vm_pindex_t pt_pindex;
1482         vm_page_t m;
1483         int isnew;
1484         int ispt;
1485
1486         /*
1487          * If the pv already exists and we aren't being asked for the
1488          * parent page table page we can just return it.  A locked+held pv
1489          * is returned.
1490          */
1491         ispt = 0;
1492         pv = pv_alloc(pmap, ptepindex, &isnew);
1493         if (isnew == 0 && pvpp == NULL)
1494                 return(pv);
1495
1496         /*
1497          * This is a new PV, we have to resolve its parent page table and
1498          * add an additional wiring to the page if necessary.
1499          */
1500
1501         /*
1502          * Special case terminal PVs.  These are not page table pages so
1503          * no vm_page is allocated (the caller supplied the vm_page).  If
1504          * pvpp is non-NULL we are being asked to also removed the pt_pv
1505          * for this pv.
1506          *
1507          * Note that pt_pv's are only returned for user VAs. We assert that
1508          * a pt_pv is not being requested for kernel VAs.
1509          */
1510         if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1511                 if (ptepindex >= NUPTE_USER)
1512                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1513                 else
1514                         KKASSERT(pvpp != NULL);
1515                 if (pvpp) {
1516                         pt_pindex = NUPTE_TOTAL + (ptepindex >> NPTEPGSHIFT);
1517                         pvp = pmap_allocpte(pmap, pt_pindex, NULL);
1518                         if (isnew)
1519                                 vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1520                         *pvpp = pvp;
1521                 } else {
1522                         pvp = NULL;
1523                 }
1524                 return(pv);
1525         }
1526
1527         /*
1528          * Non-terminal PVs allocate a VM page to represent the page table,
1529          * so we have to resolve pvp and calculate ptepindex for the pvp
1530          * and then for the page table entry index in the pvp for
1531          * fall-through.
1532          */
1533         if (ptepindex < pmap_pd_pindex(0)) {
1534                 /*
1535                  * pv is PT, pvp is PD
1536                  */
1537                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pt_pindex(0)) >> NPDEPGSHIFT;
1538                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
1539                 pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1540                 if (!isnew)
1541                         goto notnew;
1542
1543                 /*
1544                  * PT index in PD
1545                  */
1546                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pt_pindex(0);
1547                 ptepindex &= ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1);
1548                 ispt = 1;
1549         } else if (ptepindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
1550                 /*
1551                  * pv is PD, pvp is PDP
1552                  *
1553                  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps do not allocate above
1554                  *                   the PD.
1555                  */
1556                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pd_pindex(0)) >> NPDPEPGSHIFT;
1557                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
1558
1559                 if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
1560                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1561                         pvp = NULL;
1562                 } else {
1563                         pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1564                 }
1565                 if (!isnew)
1566                         goto notnew;
1567
1568                 /*
1569                  * PD index in PDP
1570                  */
1571                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pd_pindex(0);
1572                 ptepindex &= ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1);
1573         } else if (ptepindex < pmap_pml4_pindex()) {
1574                 /*
1575                  * pv is PDP, pvp is the root pml4 table
1576                  */
1577                 pvp = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1578                 if (!isnew)
1579                         goto notnew;
1580
1581                 /*
1582                  * PDP index in PML4
1583                  */
1584                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pdp_pindex(0);
1585                 ptepindex &= ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1);
1586         } else {
1587                 /*
1588                  * pv represents the top-level PML4, there is no parent.
1589                  */
1590                 pvp = NULL;
1591                 if (!isnew)
1592                         goto notnew;
1593         }
1594
1595         /*
1596          * This code is only reached if isnew is TRUE and this is not a
1597          * terminal PV.  We need to allocate a vm_page for the page table
1598          * at this level and enter it into the parent page table.
1599          *
1600          * page table pages are marked PG_WRITEABLE and PG_MAPPED.
1601          */
1602         for (;;) {
1603                 m = vm_page_alloc(NULL, pv->pv_pindex,
1604                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
1605                                   VM_ALLOC_INTERRUPT);
1606                 if (m)
1607                         break;
1608                 vm_wait(0);
1609         }
1610         vm_page_spin_lock(m);
1611         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1612         pv->pv_m = m;
1613         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1614         vm_page_spin_unlock(m);
1615         vm_page_unmanage(m);    /* m must be spinunlocked */
1616
1617         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1618                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1619         }
1620 #ifdef PMAP_DEBUG
1621         else {
1622                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1623         }
1624 #endif
1625         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1626         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1627         vm_page_wire(m);        /* wire for mapping in parent */
1628
1629         /*
1630          * Wire the page into pvp, bump the wire-count for pvp's page table
1631          * page.  Bump the resident_count for the pmap.  There is no pvp
1632          * for the top level, address the pm_pml4[] array directly.
1633          *
1634          * If the caller wants the parent we return it, otherwise
1635          * we just put it away.
1636          *
1637          * No interlock is needed for pte 0 -> non-zero.
1638          *
1639          * In the situation where *ptep is valid we might have an unmanaged
1640          * page table page shared from another page table which we need to
1641          * unshare before installing our private page table page.
1642          */
1643         if (pvp) {
1644                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
1645                 if (*ptep & PG_V) {
1646                         pt_entry_t pte;
1647                         pmap_inval_info info;
1648
1649                         kprintf("pmap_allocpte: restate shared pg table pg\n");
1650
1651                         if (ispt == 0) {
1652                                 panic("pmap_allocpte: unexpected pte %p/%d",
1653                                       pvp, (int)ptepindex);
1654                         }
1655                         pmap_inval_init(&info);
1656                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1657                         pte = pte_load_clear(ptep);
1658                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1659                         pmap_inval_done(&info);
1660                         if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
1661                                 panic("pmap_allocpte: shared pgtable pg bad wirecount");
1662                 } else {
1663                         vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1664                 }
1665                 *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | (PG_U | PG_RW | PG_V |
1666                                               PG_A | PG_M);
1667         }
1668         vm_page_wakeup(m);
1669 notnew:
1670         if (pvpp)
1671                 *pvpp = pvp;
1672         else if (pvp)
1673                 pv_put(pvp);
1674         return (pv);
1675 }
1676
1677 /*
1678  * This version of pmap_allocpte() checks for possible segment optimizations
1679  * that would allow page-table sharing.  It can be called for terminal
1680  * page or page table page ptepindex's.
1681  *
1682  * The function is called with page table page ptepindex's for fictitious
1683  * and unmanaged terminal pages.  That is, we don't want to allocate a
1684  * terminal pv, we just want the pt_pv.  pvpp is usually passed as NULL
1685  * for this case.
1686  *
1687  * This function can return a pv and *pvpp associated with the passed in pmap
1688  * OR a pv and *pvpp associated with the shared pmap.  In the latter case
1689  * an unmanaged page table page will be entered into the pass in pmap.
1690  */
1691 static
1692 pv_entry_t
1693 pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp,
1694                   vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va)
1695 {
1696         struct pmap_inval_info info;
1697         vm_object_t object;
1698         pmap_t obpmap;
1699         pmap_t *obpmapp;
1700         vm_offset_t b;
1701         pv_entry_t pte_pv;      /* in original or shared pmap */
1702         pv_entry_t pt_pv;       /* in original or shared pmap */
1703         pv_entry_t proc_pd_pv;  /* in original pmap */
1704         pv_entry_t proc_pt_pv;  /* in original pmap */
1705         pv_entry_t xpv;         /* PT in shared pmap */
1706         pd_entry_t *pt;         /* PT entry in PD of original pmap */
1707         pd_entry_t opte;        /* contents of *pt */
1708         pd_entry_t npte;        /* contents of *pt */
1709         vm_page_t m;
1710
1711         /*
1712          * Basic tests, require a non-NULL vm_map_entry, require proper
1713          * alignment and type for the vm_map_entry, require that the
1714          * underlying object already be allocated.
1715          *
1716          * We currently allow any type of object to use this optimization.
1717          * The object itself does NOT have to be sized to a multiple of the
1718          * segment size, but the memory mapping does.
1719          */
1720         if (entry == NULL ||
1721             pmap_mmu_optimize == 0 ||                   /* not enabled */
1722             ptepindex >= pmap_pd_pindex(0) ||           /* not terminal */
1723             entry->inheritance != VM_INHERIT_SHARE ||   /* not shared */
1724             entry->maptype != VM_MAPTYPE_NORMAL ||      /* weird map type */
1725             entry->object.vm_object == NULL ||          /* needs VM object */
1726             (entry->offset & SEG_MASK) ||               /* must be aligned */
1727             (entry->start & SEG_MASK)) {
1728                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1729         }
1730
1731         /*
1732          * Make sure the full segment can be represented.
1733          */
1734         b = va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
1735         if (b < entry->start && b + SEG_SIZE > entry->end)
1736                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
1737
1738         /*
1739          * If the full segment can be represented dive the VM object's
1740          * shared pmap, allocating as required.
1741          */
1742         object = entry->object.vm_object;
1743
1744         if (entry->protection & VM_PROT_WRITE)
1745                 obpmapp = &object->md.pmap_rw;
1746         else
1747                 obpmapp = &object->md.pmap_ro;
1748
1749         /*
1750          * We allocate what appears to be a normal pmap but because portions
1751          * of this pmap are shared with other unrelated pmaps we have to
1752          * set pm_active to point to all cpus.
1753          *
1754          * XXX Currently using pmap_spin to interlock the update, can't use
1755          *     vm_object_hold/drop because the token might already be held
1756          *     shared OR exclusive and we don't know.
1757          */
1758         while ((obpmap = *obpmapp) == NULL) {
1759                 obpmap = kmalloc(sizeof(*obpmap), M_OBJPMAP, M_WAITOK|M_ZERO);
1760                 pmap_pinit_simple(obpmap);
1761                 pmap_pinit2(obpmap);
1762                 spin_lock(&pmap_spin);
1763                 if (*obpmapp != NULL) {
1764                         /*
1765                          * Handle race
1766                          */
1767                         spin_unlock(&pmap_spin);
1768                         pmap_release(obpmap);
1769                         pmap_puninit(obpmap);
1770                         kfree(obpmap, M_OBJPMAP);
1771                 } else {
1772                         obpmap->pm_active = smp_active_mask;
1773                         *obpmapp = obpmap;
1774                         spin_unlock(&pmap_spin);
1775                 }
1776         }
1777
1778         /*
1779          * Layering is: PTE, PT, PD, PDP, PML4.  We have to return the
1780          * pte/pt using the shared pmap from the object but also adjust
1781          * the process pmap's page table page as a side effect.
1782          */
1783
1784         /*
1785          * Resolve the terminal PTE and PT in the shared pmap.  This is what
1786          * we will return.  This is true if ptepindex represents a terminal
1787          * page, otherwise pte_pv is actually the PT and pt_pv is actually
1788          * the PD.
1789          */
1790         pt_pv = NULL;
1791         pte_pv = pmap_allocpte(obpmap, ptepindex, &pt_pv);
1792         if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0))
1793                 xpv = pte_pv;
1794         else
1795                 xpv = pt_pv;
1796
1797         /*
1798          * Resolve the PD in the process pmap so we can properly share the
1799          * page table page.  Lock order is bottom-up (leaf first)!
1800          *
1801          * NOTE: proc_pt_pv can be NULL.
1802          */
1803         proc_pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(b));
1804         proc_pd_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pd_pindex(b), NULL);
1805
1806         /*
1807          * xpv is the page table page pv from the shared object
1808          * (for convenience).
1809          *
1810          * Calculate the pte value for the PT to load into the process PD.
1811          * If we have to change it we must properly dispose of the previous
1812          * entry.
1813          */
1814         pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1815         npte = VM_PAGE_TO_PHYS(xpv->pv_m) |
1816                (PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1817
1818         /*
1819          * Dispose of previous entry if it was local to the process pmap.
1820          * (This should zero-out *pt)
1821          */
1822         if (proc_pt_pv) {
1823                 pmap_release_pv(proc_pt_pv, proc_pd_pv);
1824                 proc_pt_pv = NULL;
1825                 /* relookup */
1826                 pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
1827         }
1828
1829         /*
1830          * Handle remaining cases.
1831          */
1832         if (*pt == 0) {
1833                 *pt = npte;
1834                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);
1835                 vm_page_wire_quick(proc_pd_pv->pv_m);
1836                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
1837         } else if (*pt != npte) {
1838                 pmap_inval_init(&info);
1839                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1840
1841                 opte = pte_load_clear(pt);
1842                 KKASSERT(opte && opte != npte);
1843
1844                 *pt = npte;
1845                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);  /* pgtable pg that is npte */
1846
1847                 /*
1848                  * Clean up opte, bump the wire_count for the process
1849                  * PD page representing the new entry if it was
1850                  * previously empty.
1851                  *
1852                  * If the entry was not previously empty and we have
1853                  * a PT in the proc pmap then opte must match that
1854                  * pt.  The proc pt must be retired (this is done
1855                  * later on in this procedure).
1856                  *
1857                  * NOTE: replacing valid pte, wire_count on proc_pd_pv
1858                  * stays the same.
1859                  */
1860                 KKASSERT(opte & PG_V);
1861                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(opte & PG_FRAME);
1862                 if (vm_page_unwire_quick(m)) {
1863                         panic("pmap_allocpte_seg: "
1864                               "bad wire count %p",
1865                               m);
1866                 }
1867
1868                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1869                 pmap_inval_done(&info);
1870         }
1871
1872         /*
1873          * The existing process page table was replaced and must be destroyed
1874          * here.
1875          */
1876         if (proc_pd_pv)
1877                 pv_put(proc_pd_pv);
1878         if (pvpp)
1879                 *pvpp = pt_pv;
1880         else
1881                 pv_put(pt_pv);
1882
1883         return (pte_pv);
1884 }
1885
1886 /*
1887  * Release any resources held by the given physical map.
1888  *
1889  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.  Should
1890  * only be called if the map contains no valid mappings.
1891  *
1892  * Caller must hold pmap->pm_token
1893  */
1894 struct pmap_release_info {
1895         pmap_t  pmap;
1896         int     retry;
1897 };
1898
1899 static int pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data);
1900
1901 void
1902 pmap_release(struct pmap *pmap)
1903 {
1904         struct pmap_release_info info;
1905
1906         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1907                 ("pmap still active! %016jx", (uintmax_t)pmap->pm_active));
1908
1909         spin_lock(&pmap_spin);
1910         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1911         spin_unlock(&pmap_spin);
1912
1913         /*
1914          * Pull pv's off the RB tree in order from low to high and release
1915          * each page.
1916          */
1917         info.pmap = pmap;
1918         do {
1919                 info.retry = 0;
1920                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
1921                 RB_SCAN(pv_entry_rb_tree, &pmap->pm_pvroot, NULL,
1922                         pmap_release_callback, &info);
1923                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1924         } while (info.retry);
1925
1926
1927         /*
1928          * One resident page (the pml4 page) should remain.
1929          * No wired pages should remain.
1930          */
1931         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count ==
1932                  ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) ? 0 : 1));
1933
1934         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1935 }
1936
1937 static int
1938 pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data)
1939 {
1940         struct pmap_release_info *info = data;
1941         pmap_t pmap = info->pmap;
1942         int r;
1943
1944         if (pv_hold_try(pv)) {
1945                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1946         } else {
1947                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
1948                 pv_lock(pv);
1949                 if (pv->pv_pmap != pmap) {
1950                         pv_put(pv);
1951                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1952                         info->retry = 1;
1953                         return(-1);
1954                 }
1955         }
1956         r = pmap_release_pv(pv, NULL);
1957         spin_lock(&pmap->pm_spin);
1958         return(r);
1959 }
1960
1961 /*
1962  * Called with held (i.e. also locked) pv.  This function will dispose of
1963  * the lock along with the pv.
1964  *
1965  * If the caller already holds the locked parent page table for pv it
1966  * must pass it as pvp, allowing us to avoid a deadlock, else it can
1967  * pass NULL for pvp.
1968  */
1969 static int
1970 pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp)
1971 {
1972         vm_page_t p;
1973
1974         /*
1975          * The pmap is currently not spinlocked, pv is held+locked.
1976          * Remove the pv's page from its parent's page table.  The
1977          * parent's page table page's wire_count will be decremented.
1978          */
1979         pmap_remove_pv_pte(pv, pvp, NULL);
1980
1981         /*
1982          * Terminal pvs are unhooked from their vm_pages.  Because
1983          * terminal pages aren't page table pages they aren't wired
1984          * by us, so we have to be sure not to unwire them either.
1985          */
1986         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1987                 pmap_remove_pv_page(pv);
1988                 goto skip;
1989         }
1990
1991         /*
1992          * We leave the top-level page table page cached, wired, and
1993          * mapped in the pmap until the dtor function (pmap_puninit())
1994          * gets called.
1995          *
1996          * Since we are leaving the top-level pv intact we need
1997          * to break out of what would otherwise be an infinite loop.
1998          */
1999         if (pv->pv_pindex == pmap_pml4_pindex()) {
2000                 pv_put(pv);
2001                 return(-1);
2002         }
2003
2004         /*
2005          * For page table pages (other than the top-level page),
2006          * remove and free the vm_page.  The representitive mapping
2007          * removed above by pmap_remove_pv_pte() did not undo the
2008          * last wire_count so we have to do that as well.
2009          */
2010         p = pmap_remove_pv_page(pv);
2011         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pmaprl");
2012         if (p->wire_count != 1) {
2013                 kprintf("p->wire_count was %016lx %d\n",
2014                         pv->pv_pindex, p->wire_count);
2015         }
2016         KKASSERT(p->wire_count == 1);
2017         KKASSERT(p->flags & PG_UNMANAGED);
2018
2019         vm_page_unwire(p, 0);
2020         KKASSERT(p->wire_count == 0);
2021
2022         /*
2023          * Theoretically this page, if not the pml4 page, should contain
2024          * all-zeros.  But its just too dangerous to mark it PG_ZERO.  Free
2025          * normally.
2026          */
2027         vm_page_free(p);
2028 skip:
2029         pv_free(pv);
2030         return 0;
2031 }
2032
2033 /*
2034  * This function will remove the pte associated with a pv from its parent.
2035  * Terminal pv's are supported.  The removal will be interlocked if info
2036  * is non-NULL.  The caller must dispose of pv instead of just unlocking
2037  * it.
2038  *
2039  * The wire count will be dropped on the parent page table.  The wire
2040  * count on the page being removed (pv->pv_m) from the parent page table
2041  * is NOT touched.  Note that terminal pages will not have any additional
2042  * wire counts while page table pages will have at least one representing
2043  * the mapping, plus others representing sub-mappings.
2044  *
2045  * NOTE: Cannot be called on kernel page table pages, only KVM terminal
2046  *       pages and user page table and terminal pages.
2047  *
2048  * The pv must be locked.
2049  *
2050  * XXX must lock parent pv's if they exist to remove pte XXX
2051  */
2052 static
2053 void
2054 pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, struct pmap_inval_info *info)
2055 {
2056         vm_pindex_t ptepindex = pv->pv_pindex;
2057         pmap_t pmap = pv->pv_pmap;
2058         vm_page_t p;
2059         int gotpvp = 0;
2060
2061         KKASSERT(pmap);
2062
2063         if (ptepindex == pmap_pml4_pindex()) {
2064                 /*
2065                  * We are the top level pml4 table, there is no parent.
2066                  */
2067                 p = pmap->pm_pmlpv->pv_m;
2068         } else if (ptepindex >= pmap_pdp_pindex(0)) {
2069                 /*
2070                  * Remove a PDP page from the pml4e.  This can only occur
2071                  * with user page tables.  We do not have to lock the
2072                  * pml4 PV so just ignore pvp.
2073                  */
2074                 vm_pindex_t pml4_pindex;
2075                 vm_pindex_t pdp_index;
2076                 pml4_entry_t *pdp;
2077
2078                 pdp_index = ptepindex - pmap_pdp_pindex(0);
2079                 if (pvp == NULL) {
2080                         pml4_pindex = pmap_pml4_pindex();
2081                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pml4_pindex);
2082                         KKASSERT(pvp);
2083                         gotpvp = 1;
2084                 }
2085                 pdp = &pmap->pm_pml4[pdp_index & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
2086                 KKASSERT((*pdp & PG_V) != 0);
2087                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
2088                 *pdp = 0;
2089                 KKASSERT(info == NULL);
2090         } else if (ptepindex >= pmap_pd_pindex(0)) {
2091                 /*
2092                  * Remove a PD page from the pdp
2093                  *
2094                  * SIMPLE PMAP NOTE: Non-existant pvp's are ok in the case
2095                  *                   of a simple pmap because it stops at
2096                  *                   the PD page.
2097                  */
2098                 vm_pindex_t pdp_pindex;
2099                 vm_pindex_t pd_index;
2100                 pdp_entry_t *pd;
2101
2102                 pd_index = ptepindex - pmap_pd_pindex(0);
2103
2104                 if (pvp == NULL) {
2105                         pdp_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
2106                                      (pd_index >> NPML4EPGSHIFT);
2107                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pdp_pindex);
2108                         if (pvp)
2109                                 gotpvp = 1;
2110                 }
2111                 if (pvp) {
2112                         pd = pv_pte_lookup(pvp, pd_index &
2113                                                 ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2114                         KKASSERT((*pd & PG_V) != 0);
2115                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
2116                         *pd = 0;
2117                 } else {
2118                         KKASSERT(pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE);
2119                         p = pv->pv_m;           /* degenerate test later */
2120                 }
2121                 KKASSERT(info == NULL);
2122         } else if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0)) {
2123                 /*
2124                  *  Remove a PT page from the pd
2125                  */
2126                 vm_pindex_t pd_pindex;
2127                 vm_pindex_t pt_index;
2128                 pd_entry_t *pt;
2129
2130                 pt_index = ptepindex - pmap_pt_pindex(0);
2131
2132                 if (pvp == NULL) {
2133                         pd_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
2134                                     (pt_index >> NPDPEPGSHIFT);
2135                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pd_pindex);
2136                         KKASSERT(pvp);
2137                         gotpvp = 1;
2138                 }
2139                 pt = pv_pte_lookup(pvp, pt_index & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2140                 KKASSERT((*pt & PG_V) != 0);
2141                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
2142                 *pt = 0;
2143                 KKASSERT(info == NULL);
2144         } else {
2145                 /*
2146                  * Remove a PTE from the PT page
2147                  *
2148                  * NOTE: pv's must be locked bottom-up to avoid deadlocking.
2149                  *       pv is a pte_pv so we can safely lock pt_pv.
2150                  */
2151                 vm_pindex_t pt_pindex;
2152                 pt_entry_t *ptep;
2153                 pt_entry_t pte;
2154                 vm_offset_t va;
2155
2156                 pt_pindex = ptepindex >> NPTEPGSHIFT;
2157                 va = (vm_offset_t)ptepindex << PAGE_SHIFT;
2158
2159                 if (ptepindex >= NUPTE_USER) {
2160                         ptep = vtopte(ptepindex << PAGE_SHIFT);
2161                         KKASSERT(pvp == NULL);
2162                 } else {
2163                         if (pvp == NULL) {
2164                                 pt_pindex = NUPTE_TOTAL +
2165                                             (ptepindex >> NPDPEPGSHIFT);
2166                                 pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pt_pindex);
2167                                 KKASSERT(pvp);
2168                                 gotpvp = 1;
2169                         }
2170                         ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex &
2171                                                   ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2172                 }
2173
2174                 if (info)
2175                         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2176                 pte = pte_load_clear(ptep);
2177                 if (info)
2178                         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2179                 else
2180                         cpu_invlpg((void *)va);
2181
2182                 /*
2183                  * Now update the vm_page_t
2184                  */
2185                 if ((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) != (PG_MANAGED|PG_V)) {
2186                         kprintf("remove_pte badpte %016lx %016lx %d\n",
2187                                 pte, pv->pv_pindex,
2188                                 pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0));
2189                 }
2190                 /*KKASSERT((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|PG_V));*/
2191                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
2192
2193                 if (pte & PG_M) {
2194                         if (pmap_track_modified(ptepindex))
2195                                 vm_page_dirty(p);
2196                 }
2197                 if (pte & PG_A) {
2198                         vm_page_flag_set(p, PG_REFERENCED);
2199                 }
2200                 if (pte & PG_W)
2201                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2202                 if (pte & PG_G)
2203                         cpu_invlpg((void *)va);
2204         }
2205
2206         /*
2207          * Unwire the parent page table page.  The wire_count cannot go below
2208          * 1 here because the parent page table page is itself still mapped.
2209          *
2210          * XXX remove the assertions later.
2211          */
2212         KKASSERT(pv->pv_m == p);
2213         if (pvp && vm_page_unwire_quick(pvp->pv_m))
2214                 panic("pmap_remove_pv_pte: Insufficient wire_count");
2215
2216         if (gotpvp)
2217                 pv_put(pvp);
2218 }
2219
2220 static
2221 vm_page_t
2222 pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv)
2223 {
2224         vm_page_t m;
2225
2226         m = pv->pv_m;
2227         KKASSERT(m);
2228         vm_page_spin_lock(m);
2229         pv->pv_m = NULL;
2230         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2231         /*
2232         if (m->object)
2233                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2234         */
2235         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2236                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2237         vm_page_spin_unlock(m);
2238         return(m);
2239 }
2240
2241 /*
2242  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
2243  *
2244  * This routine is always called to validate any address space
2245  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
2246  * space below KERNBASE.
2247  */
2248 void
2249 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
2250 {
2251         vm_paddr_t paddr;
2252         vm_offset_t ptppaddr;
2253         vm_page_t nkpg;
2254         pd_entry_t *pt, newpt;
2255         pdp_entry_t newpd;
2256         int update_kernel_vm_end;
2257
2258         /*
2259          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
2260          */
2261         if (kernel_vm_end == 0) {
2262                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
2263                 nkpt = 0;
2264                 while ((*pmap_pt(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
2265                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2266                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2267                         nkpt++;
2268                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2269                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
2270                                 break;                       
2271                         }
2272                 }
2273         }
2274
2275         /*
2276          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
2277          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
2278          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
2279          */
2280         if (kstart < KERNBASE) {
2281                 if (kstart > kernel_vm_end)
2282                         kstart = kernel_vm_end;
2283                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
2284                 update_kernel_vm_end = 1;
2285         } else {
2286                 update_kernel_vm_end = 0;
2287         }
2288
2289         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2290         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2291
2292         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
2293                 kend = kernel_map.max_offset;
2294
2295         while (kstart < kend) {
2296                 pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kstart);
2297                 if (pt == NULL) {
2298                         /* We need a new PDP entry */
2299                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2300                                              VM_ALLOC_NORMAL |
2301                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
2302                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
2303                         if (nkpg == NULL) {
2304                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
2305                                       "kernel");
2306                         }
2307                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2308                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2309                                 pmap_zero_page(paddr);
2310                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2311                         newpd = (pdp_entry_t)
2312                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2313                         *pmap_pd(&kernel_pmap, kstart) = newpd;
2314                         nkpt++;
2315                         continue; /* try again */
2316                 }
2317                 if ((*pt & PG_V) != 0) {
2318                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2319                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2320                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2321                                 kstart = kernel_map.max_offset;
2322                                 break;                       
2323                         }
2324                         continue;
2325                 }
2326
2327                 /*
2328                  * This index is bogus, but out of the way
2329                  */
2330                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2331                                      VM_ALLOC_NORMAL |
2332                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
2333                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
2334                 if (nkpg == NULL)
2335                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2336
2337                 vm_page_wire(nkpg);
2338                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2339                 pmap_zero_page(ptppaddr);
2340                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2341                 newpt = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
2342                 *pmap_pt(&kernel_pmap, kstart) = newpt;
2343                 nkpt++;
2344
2345                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2346                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2347
2348                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2349                         kstart = kernel_map.max_offset;
2350                         break;                       
2351                 }
2352         }
2353
2354         /*
2355          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
2356          */
2357         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
2358                 kernel_vm_end = kstart;
2359 }
2360
2361 /*
2362  *      Add a reference to the specified pmap.
2363  */
2364 void
2365 pmap_reference(pmap_t pmap)
2366 {
2367         if (pmap != NULL) {
2368                 lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2369                 ++pmap->pm_count;
2370                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2371         }
2372 }
2373
2374 void
2375 pmap_drop(pmap_t pmap)
2376 {
2377         if (pmap != NULL) {
2378                 lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2379                 --pmap->pm_count;
2380                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2381         }
2382 }
2383
2384 /***************************************************
2385  * page management routines.
2386  ***************************************************/
2387
2388 /*
2389  * Hold a pv without locking it
2390  */
2391 static void
2392 pv_hold(pv_entry_t pv)
2393 {
2394         u_int count;
2395
2396         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, 1))
2397                 return;
2398
2399         for (;;) {
2400                 count = pv->pv_hold;
2401                 cpu_ccfence();
2402                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2403                         return;
2404                 /* retry */
2405         }
2406 }
2407
2408 /*
2409  * Hold a pv_entry, preventing its destruction.  TRUE is returned if the pv
2410  * was successfully locked, FALSE if it wasn't.  The caller must dispose of
2411  * the pv properly.
2412  *
2413  * Either the pmap->pm_spin or the related vm_page_spin (if traversing a
2414  * pv list via its page) must be held by the caller.
2415  */
2416 static int
2417 _pv_hold_try(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2418 {
2419         u_int count;
2420
2421         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, PV_HOLD_LOCKED | 1)) {
2422 #ifdef PMAP_DEBUG
2423                 pv->pv_func = func;
2424                 pv->pv_line = lineno;
2425 #endif
2426                 return TRUE;
2427         }
2428
2429         for (;;) {
2430                 count = pv->pv_hold;
2431                 cpu_ccfence();
2432                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2433                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2434                                               (count + 1) | PV_HOLD_LOCKED)) {
2435 #ifdef PMAP_DEBUG
2436                                 pv->pv_func = func;
2437                                 pv->pv_line = lineno;
2438 #endif
2439                                 return TRUE;
2440                         }
2441                 } else {
2442                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2443                                 return FALSE;
2444                 }
2445                 /* retry */
2446         }
2447 }
2448
2449 /*
2450  * Drop a previously held pv_entry which could not be locked, allowing its
2451  * destruction.
2452  *
2453  * Must not be called with a spinlock held as we might zfree() the pv if it
2454  * is no longer associated with a pmap and this was the last hold count.
2455  */
2456 static void
2457 pv_drop(pv_entry_t pv)
2458 {
2459         u_int count;
2460
2461         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 1, 0)) {
2462                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2463                         zfree(pvzone, pv);
2464                 return;
2465         }
2466
2467         for (;;) {
2468                 count = pv->pv_hold;
2469                 cpu_ccfence();
2470                 KKASSERT((count & PV_HOLD_MASK) > 0);
2471                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) !=
2472                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2473                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count - 1)) {
2474                         if (count == 1 && pv->pv_pmap == NULL)
2475                                 zfree(pvzone, pv);
2476                         return;
2477                 }
2478                 /* retry */
2479         }
2480 }
2481
2482 /*
2483  * Find or allocate the requested PV entry, returning a locked pv
2484  */
2485 static
2486 pv_entry_t
2487 _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew PMAP_DEBUG_DECL)
2488 {
2489         pv_entry_t pv;
2490         pv_entry_t pnew = NULL;
2491
2492         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2493         for (;;) {
2494                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2495                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2496                                                         pindex);
2497                 }
2498                 if (pv == NULL) {
2499                         if (pnew == NULL) {
2500                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2501                                 pnew = zalloc(pvzone);
2502                                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2503                                 continue;
2504                         }
2505                         pnew->pv_pmap = pmap;
2506                         pnew->pv_pindex = pindex;
2507                         pnew->pv_hold = PV_HOLD_LOCKED | 1;
2508 #ifdef PMAP_DEBUG
2509                         pnew->pv_func = func;
2510                         pnew->pv_line = lineno;
2511 #endif
2512                         pv_entry_rb_tree_RB_INSERT(&pmap->pm_pvroot, pnew);
2513                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2514                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2515                         *isnew = 1;
2516                         return(pnew);
2517                 }
2518                 if (pnew) {
2519                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2520                         zfree(pvzone, pnew);
2521                         pnew = NULL;
2522                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2523                         continue;
2524                 }
2525                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2526                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2527                         *isnew = 0;
2528                         return(pv);
2529                 }
2530                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2531                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2532                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex) {
2533                         *isnew = 0;
2534                         return(pv);
2535                 }
2536                 pv_put(pv);
2537                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2538         }
2539
2540
2541 }
2542
2543 /*
2544  * Find the requested PV entry, returning a locked+held pv or NULL
2545  */
2546 static
2547 pv_entry_t
2548 _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex PMAP_DEBUG_DECL)
2549 {
2550         pv_entry_t pv;
2551
2552         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2553         for (;;) {
2554                 /*
2555                  * Shortcut cache
2556                  */
2557                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2558                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2559                                                         pindex);
2560                 }
2561                 if (pv == NULL) {
2562                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2563                         return NULL;
2564                 }
2565                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2566                         pv_cache(pv, pindex);
2567                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2568                         return(pv);
2569                 }
2570                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2571                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2572                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex)
2573                         return(pv);
2574                 pv_put(pv);
2575                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2576         }
2577 }
2578
2579 /*
2580  * Lookup, hold, and attempt to lock (pmap,pindex).
2581  *
2582  * If the entry does not exist NULL is returned and *errorp is set to 0
2583  *
2584  * If the entry exists and could be successfully locked it is returned and
2585  * errorp is set to 0.
2586  *
2587  * If the entry exists but could NOT be successfully locked it is returned
2588  * held and *errorp is set to 1.
2589  */
2590 static
2591 pv_entry_t
2592 pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp)
2593 {
2594         pv_entry_t pv;
2595
2596         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2597         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2598                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2599         if (pv == NULL) {
2600                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2601                 *errorp = 0;
2602                 return NULL;
2603         }
2604         if (pv_hold_try(pv)) {
2605                 pv_cache(pv, pindex);
2606                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2607                 *errorp = 0;
2608                 return(pv);     /* lock succeeded */
2609         }
2610         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2611         *errorp = 1;
2612         return (pv);            /* lock failed */
2613 }
2614
2615 /*
2616  * Find the requested PV entry, returning a held pv or NULL
2617  */
2618 static
2619 pv_entry_t
2620 pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
2621 {
2622         pv_entry_t pv;
2623
2624         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2625
2626         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2627                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2628         if (pv == NULL) {
2629                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2630                 return NULL;
2631         }
2632         pv_hold(pv);
2633         pv_cache(pv, pindex);
2634         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2635         return(pv);
2636 }
2637
2638 /*
2639  * Lock a held pv, keeping the hold count
2640  */
2641 static
2642 void
2643 _pv_lock(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2644 {
2645         u_int count;
2646
2647         for (;;) {
2648                 count = pv->pv_hold;
2649                 cpu_ccfence();
2650                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2651                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2652                                               count | PV_HOLD_LOCKED)) {
2653 #ifdef PMAP_DEBUG
2654                                 pv->pv_func = func;
2655                                 pv->pv_line = lineno;
2656 #endif
2657                                 return;
2658                         }
2659                         continue;
2660                 }
2661                 tsleep_interlock(pv, 0);
2662                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2663                                       count | PV_HOLD_WAITING)) {
2664 #ifdef PMAP_DEBUG
2665                         kprintf("pv waiting on %s:%d\n",
2666                                         pv->pv_func, pv->pv_line);
2667 #endif
2668                         tsleep(pv, PINTERLOCKED, "pvwait", hz);
2669                 }
2670                 /* retry */
2671         }
2672 }
2673
2674 /*
2675  * Unlock a held and locked pv, keeping the hold count.
2676  */
2677 static
2678 void
2679 pv_unlock(pv_entry_t pv)
2680 {
2681         u_int count;
2682
2683         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 1))
2684                 return;
2685
2686         for (;;) {
2687                 count = pv->pv_hold;
2688                 cpu_ccfence();
2689                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED|PV_HOLD_MASK)) >=
2690                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2691                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2692                                       count &
2693                                       ~(PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_WAITING))) {
2694                         if (count & PV_HOLD_WAITING)
2695                                 wakeup(pv);
2696                         break;
2697                 }
2698         }
2699 }
2700
2701 /*
2702  * Unlock and drop a pv.  If the pv is no longer associated with a pmap
2703  * and the hold count drops to zero we will free it.
2704  *
2705  * Caller should not hold any spin locks.  We are protected from hold races
2706  * by virtue of holds only occuring only with a pmap_spin or vm_page_spin
2707  * lock held.  A pv cannot be located otherwise.
2708  */
2709 static
2710 void
2711 pv_put(pv_entry_t pv)
2712 {
2713         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 0)) {
2714                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2715                         zfree(pvzone, pv);
2716                 return;
2717         }
2718         pv_unlock(pv);
2719         pv_drop(pv);
2720 }
2721
2722 /*
2723  * Unlock, drop, and free a pv, destroying it.  The pv is removed from its
2724  * pmap.  Any pte operations must have already been completed.
2725  */
2726 static
2727 void
2728 pv_free(pv_entry_t pv)
2729 {
2730         pmap_t pmap;
2731
2732         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
2733         if ((pmap = pv->pv_pmap) != NULL) {
2734                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2735                 pv_entry_rb_tree_RB_REMOVE(&pmap->pm_pvroot, pv);
2736                 if (pmap->pm_pvhint == pv)
2737                         pmap->pm_pvhint = NULL;
2738                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
2739                 pv->pv_pmap = NULL;
2740                 pv->pv_pindex = 0;
2741                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2742         }
2743         pv_put(pv);
2744 }
2745
2746 /*
2747  * This routine is very drastic, but can save the system
2748  * in a pinch.
2749  */
2750 void
2751 pmap_collect(void)
2752 {
2753         int i;
2754         vm_page_t m;
2755         static int warningdone=0;
2756
2757         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
2758                 return;
2759         pmap_pagedaemon_waken = 0;
2760         if (warningdone < 5) {
2761                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
2762                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
2763                 warningdone++;
2764         }
2765
2766         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
2767                 m = &vm_page_array[i];
2768                 if (m->wire_count || m->hold_count)
2769                         continue;
2770                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
2771                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
2772                                 pmap_remove_all(m);
2773                         }
2774                         vm_page_wakeup(m);
2775                 }
2776         }
2777 }
2778
2779 /*
2780  * Scan the pmap for active page table entries and issue a callback.
2781  * The callback must dispose of pte_pv, whos PTE entry is at *ptep in
2782  * its parent page table.
2783  *
2784  * pte_pv will be NULL if the page or page table is unmanaged.
2785  * pt_pv will point to the page table page containing the pte for the page.
2786  *
2787  * NOTE! If we come across an unmanaged page TABLE (verses an unmanaged page),
2788  *       we pass a NULL pte_pv and we pass a pt_pv pointing to the passed
2789  *       process pmap's PD and page to the callback function.  This can be
2790  *       confusing because the pt_pv is really a pd_pv, and the target page
2791  *       table page is simply aliased by the pmap and not owned by it.
2792  *
2793  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
2794  *
2795  * It is assumed that PD pages and above are managed and thus in the RB tree,
2796  * allowing us to use RB_SCAN from the PD pages down for ranged scans.
2797  */
2798 struct pmap_scan_info {
2799         struct pmap *pmap;
2800         vm_offset_t sva;
2801         vm_offset_t eva;
2802         vm_pindex_t sva_pd_pindex;
2803         vm_pindex_t eva_pd_pindex;
2804         void (*func)(pmap_t, struct pmap_scan_info *,
2805                      pv_entry_t, pv_entry_t, int, vm_offset_t,
2806                      pt_entry_t *, void *);
2807         void *arg;
2808         int doinval;
2809         struct pmap_inval_info inval;
2810 };
2811
2812 static int pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data);
2813 static int pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data);
2814
2815 static void
2816 pmap_scan(struct pmap_scan_info *info)
2817 {
2818         struct pmap *pmap = info->pmap;
2819         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2820         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2821         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2822         pt_entry_t *ptep;
2823         struct pv_entry dummy_pv;
2824
2825         if (pmap == NULL)
2826                 return;
2827
2828         /*
2829          * Hold the token for stability; if the pmap is empty we have nothing
2830          * to do.
2831          */
2832         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2833 #if 0
2834         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2835                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2836                 return;
2837         }
2838 #endif
2839
2840         pmap_inval_init(&info->inval);
2841
2842         /*
2843          * Special handling for scanning one page, which is a very common
2844          * operation (it is?).
2845          *
2846          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4
2847          */
2848         if (info->sva + PAGE_SIZE == info->eva) {
2849                 if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2850                         /*
2851                          * Kernel mappings do not track wire counts on
2852                          * page table pages and only maintain pd_pv and
2853                          * pte_pv levels so pmap_scan() works.
2854                          */
2855                         pt_pv = NULL;
2856                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2857                         ptep = vtopte(info->sva);
2858                 } else {
2859                         /*
2860                          * User pages which are unmanaged will not have a
2861                          * pte_pv.  User page table pages which are unmanaged
2862                          * (shared from elsewhere) will also not have a pt_pv.
2863                          * The func() callback will pass both pte_pv and pt_pv
2864                          * as NULL in that case.
2865                          */
2866                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
2867                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(info->sva));
2868                         if (pt_pv == NULL) {
2869                                 KKASSERT(pte_pv == NULL);
2870                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(info->sva));
2871                                 if (pd_pv) {
2872                                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv,
2873                                                     pmap_pt_index(info->sva));
2874                                         if (*ptep) {
2875                                                 info->func(pmap, info,
2876                                                      NULL, pd_pv, 1,
2877                                                      info->sva, ptep,
2878                                                      info->arg);
2879                                         }
2880                                         pv_put(pd_pv);
2881                                 }
2882                                 goto fast_skip;
2883                         }
2884                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(info->sva));
2885                 }
2886                 if (*ptep == 0) {
2887                         /*
2888                          * Unlike the pv_find() case below we actually
2889                          * acquired a locked pv in this case so any
2890                          * race should have been resolved.  It is expected
2891                          * to not exist.
2892                          */
2893                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
2894                 } else if (pte_pv) {
2895                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|
2896                                                                 PG_V),
2897                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv %p",
2898                                 *ptep, info->sva, pte_pv));
2899                         info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
2900                                    info->sva, ptep, info->arg);
2901                 } else {
2902                         KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) == PG_V,
2903                                 ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv NULL",
2904                                 *ptep, info->sva));
2905                         info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
2906                                    info->sva, ptep, info->arg);
2907                 }
2908                 if (pt_pv)
2909                         pv_put(pt_pv);
2910 fast_skip:
2911                 pmap_inval_done(&info->inval);
2912                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2913                 return;
2914         }
2915
2916         /*
2917          * Nominal scan case, RB_SCAN() for PD pages and iterate from
2918          * there.
2919          */
2920         info->sva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->sva);
2921         info->eva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->eva + NBPDP - 1);
2922
2923         if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2924                 /*
2925                  * The kernel does not currently maintain any pv_entry's for
2926                  * higher-level page tables.
2927                  */
2928                 bzero(&dummy_pv, sizeof(dummy_pv));
2929                 dummy_pv.pv_pindex = info->sva_pd_pindex;
2930                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2931                 while (dummy_pv.pv_pindex < info->eva_pd_pindex) {
2932                         pmap_scan_callback(&dummy_pv, info);
2933                         ++dummy_pv.pv_pindex;
2934                 }
2935                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2936         } else {
2937                 /*
2938                  * User page tables maintain local PML4, PDP, and PD
2939                  * pv_entry's at the very least.  PT pv's might be
2940                  * unmanaged and thus not exist.  PTE pv's might be
2941                  * unmanaged and thus not exist.
2942                  */
2943                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2944                 pv_entry_rb_tree_RB_SCAN(&pmap->pm_pvroot,
2945                         pmap_scan_cmp, pmap_scan_callback, info);
2946                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2947         }
2948         pmap_inval_done(&info->inval);
2949         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2950 }
2951
2952 /*
2953  * WARNING! pmap->pm_spin held
2954  */
2955 static int
2956 pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data)
2957 {
2958         struct pmap_scan_info *info = data;
2959         if (pv->pv_pindex < info->sva_pd_pindex)
2960                 return(-1);
2961         if (pv->pv_pindex >= info->eva_pd_pindex)
2962                 return(1);
2963         return(0);
2964 }
2965
2966 /*
2967  * WARNING! pmap->pm_spin held
2968  */
2969 static int
2970 pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data)
2971 {
2972         struct pmap_scan_info *info = data;
2973         struct pmap *pmap = info->pmap;
2974         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
2975         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
2976         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
2977         pt_entry_t *ptep;
2978         vm_offset_t sva;
2979         vm_offset_t eva;
2980         vm_offset_t va_next;
2981         vm_pindex_t pd_pindex;
2982         int error;
2983
2984         /*
2985          * Pull the PD pindex from the pv before releasing the spinlock.
2986          *
2987          * WARNING: pv is faked for kernel pmap scans.
2988          */
2989         pd_pindex = pv->pv_pindex;
2990         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2991         pv = NULL;      /* invalid after spinlock unlocked */
2992
2993         /*
2994          * Calculate the page range within the PD.  SIMPLE pmaps are
2995          * direct-mapped for the entire 2^64 address space.  Normal pmaps
2996          * reflect the user and kernel address space which requires
2997          * cannonicalization w/regards to converting pd_pindex's back
2998          * into addresses.
2999          */
3000         sva = (pd_pindex - NUPTE_TOTAL - NUPT_TOTAL) << PDPSHIFT;
3001         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0 &&
3002             (sva & PML4_SIGNMASK)) {
3003                 sva |= PML4_SIGNMASK;
3004         }
3005         eva = sva + NBPDP;      /* can overflow */
3006         if (sva < info->sva)
3007                 sva = info->sva;
3008         if (eva < info->sva || eva > info->eva)
3009                 eva = info->eva;
3010
3011         /*
3012          * NOTE: kernel mappings do not track page table pages, only
3013          *       terminal pages.
3014          *
3015          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4.
3016          *       However, for the scan to be efficient we try to
3017          *       cache items top-down.
3018          */
3019         pd_pv = NULL;
3020         pt_pv = NULL;
3021
3022         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3023                 if (sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3024                         if (pt_pv) {
3025                                 pv_put(pt_pv);
3026                                 pt_pv = NULL;
3027                         }
3028                         goto kernel_skip;
3029                 }
3030
3031                 /*
3032                  * PD cache (degenerate case if we skip).  It is possible
3033                  * for the PD to not exist due to races.  This is ok.
3034                  */
3035                 if (pd_pv == NULL) {
3036                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3037                 } else if (pd_pv->pv_pindex != pmap_pd_pindex(sva)) {
3038                         pv_put(pd_pv);
3039                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3040                 }
3041                 if (pd_pv == NULL) {
3042                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3043                         if (va_next < sva)
3044                                 va_next = eva;
3045                         continue;
3046                 }
3047
3048                 /*
3049                  * PT cache
3050                  */
3051                 if (pt_pv == NULL) {
3052                         if (pd_pv) {
3053                                 pv_put(pd_pv);
3054                                 pd_pv = NULL;
3055                         }
3056                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3057                 } else if (pt_pv->pv_pindex != pmap_pt_pindex(sva)) {
3058                         if (pd_pv) {
3059                                 pv_put(pd_pv);
3060                                 pd_pv = NULL;
3061                         }
3062                         pv_put(pt_pv);
3063                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3064                 }
3065
3066                 /*
3067                  * If pt_pv is NULL we either have an shared page table
3068                  * page and must issue a callback specific to that case,
3069                  * or there is no page table page.
3070                  *
3071                  * Either way we can skip the page table page.
3072                  */
3073                 if (pt_pv == NULL) {
3074                         /*
3075                          * Possible unmanaged (shared from another pmap)
3076                          * page table page.
3077                          */
3078                         if (pd_pv == NULL)
3079                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3080                         KKASSERT(pd_pv != NULL);
3081                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv, pmap_pt_index(sva));
3082                         if (*ptep & PG_V) {
3083                                 info->func(pmap, info, NULL, pd_pv, 1,
3084                                            sva, ptep, info->arg);
3085                         }
3086
3087                         /*
3088                          * Done, move to next page table page.
3089                          */
3090                         va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3091                         if (va_next < sva)
3092                                 va_next = eva;
3093                         continue;
3094                 }
3095
3096                 /*
3097                  * From this point in the loop testing pt_pv for non-NULL
3098                  * means we are in UVM, else if it is NULL we are in KVM.
3099                  *
3100                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3101                  * by the current page table page, or to the end of the
3102                  * range being removed.
3103                  */
3104 kernel_skip:
3105                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3106                 if (va_next < sva)
3107                         va_next = eva;
3108                 if (va_next > eva)
3109                         va_next = eva;
3110
3111                 /*
3112                  * Scan the page table for pages.  Some pages may not be
3113                  * managed (might not have a pv_entry).
3114                  *
3115                  * There is no page table management for kernel pages so
3116                  * pt_pv will be NULL in that case, but otherwise pt_pv
3117                  * is non-NULL, locked, and referenced.
3118                  */
3119
3120                 /*
3121                  * At this point a non-NULL pt_pv means a UVA, and a NULL
3122                  * pt_pv means a KVA.
3123                  */
3124                 if (pt_pv)
3125                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(sva));
3126                 else
3127                         ptep = vtopte(sva);
3128
3129                 while (sva < va_next) {
3130                         /*
3131                          * Acquire the related pte_pv, if any.  If *ptep == 0
3132                          * the related pte_pv should not exist, but if *ptep
3133                          * is not zero the pte_pv may or may not exist (e.g.
3134                          * will not exist for an unmanaged page).
3135                          *
3136                          * However a multitude of races are possible here.
3137                          *
3138                          * In addition, the (pt_pv, pte_pv) lock order is
3139                          * backwards, so we have to be careful in aquiring
3140                          * a properly locked pte_pv.
3141                          */
3142                         if (pt_pv) {
3143                                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(sva),
3144                                                     &error);
3145                                 if (error) {
3146                                         if (pd_pv) {
3147                                                 pv_put(pd_pv);
3148                                                 pd_pv = NULL;
3149                                         }
3150                                         pv_put(pt_pv);   /* must be non-NULL */
3151                                         pt_pv = NULL;
3152                                         pv_lock(pte_pv); /* safe to block now */
3153                                         pv_put(pte_pv);
3154                                         pte_pv = NULL;
3155                                         pt_pv = pv_get(pmap,
3156                                                        pmap_pt_pindex(sva));
3157                                         /*
3158                                          * pt_pv reloaded, need new ptep
3159                                          */
3160                                         KKASSERT(pt_pv != NULL);
3161                                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv,
3162                                                         pmap_pte_index(sva));
3163                                         continue;
3164                                 }
3165                         } else {
3166                                 pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(sva));
3167                         }
3168
3169                         /*
3170                          * Ok, if *ptep == 0 we had better NOT have a pte_pv.
3171                          */
3172                         if (*ptep == 0) {
3173                                 if (pte_pv) {
3174                                         kprintf("Unexpected non-NULL pte_pv "
3175                                                 "%p pt_pv %p *ptep = %016lx\n",
3176                                                 pte_pv, pt_pv, *ptep);
3177                                         panic("Unexpected non-NULL pte_pv");
3178                                 }
3179                                 sva += PAGE_SIZE;
3180                                 ++ptep;
3181                                 continue;
3182                         }
3183
3184                         /*
3185                          * Ready for the callback.  The locked pte_pv (if any)
3186                          * is consumed by the callback.  pte_pv will exist if
3187                          *  the page is managed, and will not exist if it
3188                          * isn't.
3189                          */
3190                         if (pte_pv) {
3191                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3192                                          (PG_MANAGED|PG_V),
3193                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3194                                          "pte_pv %p",
3195                                          *ptep, sva, pte_pv));
3196                                 info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
3197                                            sva, ptep, info->arg);
3198                         } else {
3199                                 KASSERT((*ptep & (PG_MANAGED|PG_V)) ==
3200                                          PG_V,
3201                                         ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3202                                          "pte_pv NULL",
3203                                          *ptep, sva));
3204                                 info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
3205                                            sva, ptep, info->arg);
3206                         }
3207                         pte_pv = NULL;
3208                         sva += PAGE_SIZE;
3209                         ++ptep;
3210                 }
3211                 lwkt_yield();
3212         }
3213         if (pd_pv) {
3214                 pv_put(pd_pv);
3215                 pd_pv = NULL;
3216         }
3217         if (pt_pv) {
3218                 pv_put(pt_pv);
3219                 pt_pv = NULL;
3220         }
3221         lwkt_yield();
3222
3223         /*
3224          * Relock before returning.
3225          */
3226         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3227         return (0);
3228 }
3229
3230 void
3231 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3232 {
3233         struct pmap_scan_info info;
3234
3235         info.pmap = pmap;
3236         info.sva = sva;
3237         info.eva = eva;
3238         info.func = pmap_remove_callback;
3239         info.arg = NULL;
3240         info.doinval = 1;       /* normal remove requires pmap inval */
3241         pmap_scan(&info);
3242 }
3243
3244 static void
3245 pmap_remove_noinval(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3246 {
3247         struct pmap_scan_info info;
3248
3249         info.pmap = pmap;
3250         info.sva = sva;
3251         info.eva = eva;
3252         info.func = pmap_remove_callback;
3253         info.arg = NULL;
3254         info.doinval = 0;       /* normal remove requires pmap inval */
3255         pmap_scan(&info);
3256 }
3257
3258 static void
3259 pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3260                      pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3261                      vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3262 {
3263         pt_entry_t pte;
3264
3265         if (pte_pv) {
3266                 /*
3267                  * This will also drop pt_pv's wire_count. Note that
3268                  * terminal pages are not wired based on mmu presence.
3269                  */
3270                 if (info->doinval)
3271                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info->inval);
3272                 else
3273                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3274                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3275                 pv_free(pte_pv);
3276         } else if (sharept == 0) {
3277                 /*
3278                  * Unmanaged page
3279                  *
3280                  * pt_pv's wire_count is still bumped by unmanaged pages
3281                  * so we must decrement it manually.
3282                  */
3283                 if (info->doinval)
3284                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3285                 pte = pte_load_clear(ptep);
3286                 if (info->doinval)
3287                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3288                 if (pte & PG_W)
3289                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3290                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3291                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3292                         panic("pmap_remove: insufficient wirecount");
3293         } else {
3294                 /*
3295                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3296                  * for our pmap (not the share object pmap).
3297                  *
3298                  * We have to unwire the target page table page and we
3299                  * have to unwire our page directory page.
3300                  */
3301                 if (info->doinval)
3302                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3303                 pte = pte_load_clear(ptep);
3304                 if (info->doinval)
3305                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3306                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3307                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3308                         panic("pmap_remove: shared pgtable1 bad wirecount");
3309                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3310                         panic("pmap_remove: shared pgtable2 bad wirecount");
3311         }
3312 }
3313
3314 /*
3315  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
3316  * Reflects back modify bits to the pager.
3317  *
3318  * This routine may not be called from an interrupt.
3319  */
3320 static
3321 void
3322 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3323 {
3324         struct pmap_inval_info info;
3325         pv_entry_t pv;
3326
3327         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3328                 return;
3329
3330         pmap_inval_init(&info);
3331         vm_page_spin_lock(m);
3332         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3333                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3334                 if (pv_hold_try(pv)) {
3335                         vm_page_spin_unlock(m);
3336                 } else {
3337                         vm_page_spin_unlock(m);
3338                         pv_lock(pv);
3339                         if (pv->pv_m != m) {
3340                                 pv_put(pv);
3341                                 vm_page_spin_lock(m);
3342                                 continue;
3343                         }
3344                 }
3345                 /*
3346                  * Holding no spinlocks, pv is locked.
3347                  */
3348                 pmap_remove_pv_pte(pv, NULL, &info);
3349                 pmap_remove_pv_page(pv);
3350                 pv_free(pv);
3351                 vm_page_spin_lock(m);
3352         }
3353         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
3354         vm_page_spin_unlock(m);
3355         pmap_inval_done(&info);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * Set the physical protection on the specified range of this map
3360  * as requested.  This function is typically only used for debug watchpoints
3361  * and COW pages.
3362  *
3363  * This function may not be called from an interrupt if the map is
3364  * not the kernel_pmap.
3365  *
3366  * NOTE!  For shared page table pages we just unmap the page.
3367  */
3368 void
3369 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3370 {
3371         struct pmap_scan_info info;
3372         /* JG review for NX */
3373
3374         if (pmap == NULL)
3375                 return;
3376         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3377                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3378                 return;
3379         }
3380         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3381                 return;
3382         info.pmap = pmap;
3383         info.sva = sva;
3384         info.eva = eva;
3385         info.func = pmap_protect_callback;
3386         info.arg = &prot;
3387         info.doinval = 1;
3388         pmap_scan(&info);
3389 }
3390
3391 static
3392 void
3393 pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3394                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3395                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3396 {
3397         pt_entry_t pbits;
3398         pt_entry_t cbits;
3399         pt_entry_t pte;
3400         vm_page_t m;
3401
3402         /*
3403          * XXX non-optimal.
3404          */
3405         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3406 again:
3407         pbits = *ptep;
3408         cbits = pbits;
3409         if (pte_pv) {
3410                 m = NULL;
3411                 if (pbits & PG_A) {
3412                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3413                         KKASSERT(m == pte_pv->pv_m);
3414                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3415                         cbits &= ~PG_A;
3416                 }
3417                 if (pbits & PG_M) {
3418                         if (pmap_track_modified(pte_pv->pv_pindex)) {
3419                                 if (m == NULL)
3420                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3421                                 vm_page_dirty(m);
3422                                 cbits &= ~PG_M;
3423                         }
3424                 }
3425         } else if (sharept) {
3426                 /*
3427                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3428                  * for our pmap (not the share object pmap).
3429                  *
3430                  * When asked to protect something in a shared page table
3431                  * page we just unmap the page table page.  We have to
3432                  * invalidate the tlb in this situation.
3433                  */
3434                 pte = pte_load_clear(ptep);
3435                 pmap_inval_invltlb(&info->inval);
3436                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3437                         panic("pmap_protect: pgtable1 pg bad wirecount");
3438                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3439                         panic("pmap_protect: pgtable2 pg bad wirecount");
3440                 ptep = NULL;
3441         }
3442         /* else unmanaged page, adjust bits, no wire changes */
3443
3444         if (ptep) {
3445                 cbits &= ~PG_RW;
3446                 if (pbits != cbits && !atomic_cmpset_long(ptep, pbits, cbits)) {
3447                         goto again;
3448                 }
3449         }
3450         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3451         if (pte_pv)
3452                 pv_put(pte_pv);
3453 }
3454
3455 /*
3456  * Insert the vm_page (m) at the virtual address (va), replacing any prior
3457  * mapping at that address.  Set protection and wiring as requested.
3458  *
3459  * If entry is non-NULL we check to see if the SEG_SIZE optimization is
3460  * possible.  If it is we enter the page into the appropriate shared pmap
3461  * hanging off the related VM object instead of the passed pmap, then we
3462  * share the page table page from the VM object's pmap into the current pmap.
3463  *
3464  * NOTE: This routine MUST insert the page into the pmap now, it cannot
3465  *       lazy-evaluate.
3466  */
3467 void
3468 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3469            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
3470 {
3471         pmap_inval_info info;
3472         pv_entry_t pt_pv;       /* page table */
3473         pv_entry_t pte_pv;      /* page table entry */
3474         pt_entry_t *ptep;
3475         vm_paddr_t opa;
3476         pt_entry_t origpte, newpte;
3477         vm_paddr_t pa;
3478
3479         if (pmap == NULL)
3480                 return;
3481         va = trunc_page(va);
3482 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
3483         if (va >= KvaEnd)
3484                 panic("pmap_enter: toobig");
3485         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
3486                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table "
3487                       "pages (va: 0x%lx)", va);
3488 #endif
3489         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
3490                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with "
3491                         "kernel_pmap\n");
3492 #ifdef DDB
3493                 db_print_backtrace();
3494 #endif
3495         }
3496         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
3497                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without"
3498                         "kernel_pmap\n");
3499 #ifdef DDB
3500                 db_print_backtrace();
3501 #endif
3502         }
3503
3504         /*
3505          * Get locked PV entries for our new page table entry (pte_pv)
3506          * and for its parent page table (pt_pv).  We need the parent
3507          * so we can resolve the location of the ptep.
3508          *
3509          * Only hardware MMU actions can modify the ptep out from
3510          * under us.
3511          *
3512          * if (m) is fictitious or unmanaged we do not create a managing
3513          * pte_pv for it.  Any pre-existing page's management state must
3514          * match (avoiding code complexity).
3515          *
3516          * If the pmap is still being initialized we assume existing
3517          * page tables.
3518          *
3519          * Kernel mapppings do not track page table pages (i.e. pt_pv).
3520          * pmap_allocpte() checks the
3521          */
3522         if (pmap_initialized == FALSE) {
3523                 pte_pv = NULL;
3524                 pt_pv = NULL;
3525                 ptep = vtopte(va);
3526         } else if (m->flags & (PG_FICTITIOUS | PG_UNMANAGED)) { /* XXX */
3527                 pte_pv = NULL;
3528                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3529                         pt_pv = NULL;
3530                         ptep = vtopte(va);
3531                 } else {
3532                         pt_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va),
3533                                                   NULL, entry, va);
3534                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3535                 }
3536                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED) == 0);
3537         } else {
3538                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3539                         /*
3540                          * Kernel map, pv_entry-tracked.
3541                          */
3542                         pt_pv = NULL;
3543                         pte_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pte_pindex(va), NULL);
3544                         ptep = vtopte(va);
3545                 } else {
3546                         /*
3547                          * User map
3548                          */
3549                         pte_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pte_pindex(va),
3550                                                    &pt_pv, entry, va);
3551                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3552                 }
3553                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & PG_MANAGED));
3554         }
3555
3556         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3557         origpte = *ptep;
3558         opa = origpte & PG_FRAME;
3559
3560         newpte = (pt_entry_t)(pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V | PG_A);
3561         if (wired)
3562                 newpte |= PG_W;
3563         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3564                 newpte |= PG_U;
3565         if (pte_pv)
3566                 newpte |= PG_MANAGED;
3567         if (pmap == &kernel_pmap)
3568                 newpte |= pgeflag;
3569
3570         /*
3571          * It is possible for multiple faults to occur in threaded
3572          * environments, the existing pte might be correct.
3573          */
3574         if (((origpte ^ newpte) & ~(pt_entry_t)(PG_M|PG_A)) == 0)
3575                 goto done;
3576
3577         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
3578                 pmap_inval_init(&info);
3579
3580         /*
3581          * Ok, either the address changed or the protection or wiring
3582          * changed.
3583          *
3584          * Clear the current entry, interlocking the removal.  For managed
3585          * pte's this will also flush the modified state to the vm_page.
3586          * Atomic ops are mandatory in order to ensure that PG_M events are
3587          * not lost during any transition.
3588          */
3589         if (opa) {
3590                 if (pte_pv) {
3591                         /*
3592                          * pmap_remove_pv_pte() unwires pt_pv and assumes
3593                          * we will free pte_pv, but since we are reusing
3594                          * pte_pv we want to retain the wire count.
3595                          *
3596                          * pt_pv won't exist for a kernel page (managed or
3597                          * otherwise).
3598                          */
3599                         if (pt_pv)
3600                                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3601                         if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
3602                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3603                         else
3604                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info);
3605                         if (pte_pv->pv_m)
3606                                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3607                 } else if (prot & VM_PROT_NOSYNC) {
3608                         /*
3609                          * Unmanaged page, NOSYNC (no mmu sync) requested.
3610                          *
3611                          * Leave wire count on PT page intact.
3612                          */
3613                         (void)pte_load_clear(ptep);
3614                         cpu_invlpg((void *)va);
3615                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3616                 } else {
3617                         /*
3618                          * Unmanaged page, normal enter.
3619                          *
3620                          * Leave wire count on PT page intact.
3621                          */
3622                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3623                         (void)pte_load_clear(ptep);
3624                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3625                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3626                 }
3627                 KKASSERT(*ptep == 0);
3628         }
3629
3630         if (pte_pv) {
3631                 /*
3632                  * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3633                  * Wiring of the PT page is already handled.
3634                  */
3635                 KKASSERT(pte_pv->pv_m == NULL);
3636                 vm_page_spin_lock(m);
3637                 pte_pv->pv_m = m;
3638                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pte_pv, pv_list);
3639                 /*
3640                 if (m->object)
3641                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
3642                 */
3643                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
3644                 vm_page_spin_unlock(m);
3645         } else if (pt_pv && opa == 0) {
3646                 /*
3647                  * We have to adjust the wire count on the PT page ourselves
3648                  * for unmanaged entries.  If opa was non-zero we retained
3649                  * the existing wire count from the removal.
3650                  */
3651                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3652         }
3653
3654         /*
3655          * Kernel VMAs (pt_pv == NULL) require pmap invalidation interlocks.
3656          *
3657          * User VMAs do not because those will be zero->non-zero, so no
3658          * stale entries to worry about at this point.
3659          *
3660          * For KVM there appear to still be issues.  Theoretically we
3661          * should be able to scrap the interlocks entirely but we
3662          * get crashes.
3663          */
3664         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3665                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3666
3667         /*
3668          * Set the pte
3669          */
3670         *(volatile pt_entry_t *)ptep = newpte;
3671
3672         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3673                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3674         else if (pt_pv == NULL)
3675                 cpu_invlpg((void *)va);
3676
3677         if (wired) {
3678                 if (pte_pv) {
3679                         atomic_add_long(&pte_pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count,
3680                                         1);
3681                 } else {
3682                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3683                 }
3684         }
3685         if (newpte & PG_RW)
3686                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
3687
3688         /*
3689          * Unmanaged pages need manual resident_count tracking.
3690          */
3691         if (pte_pv == NULL && pt_pv)
3692                 atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count, 1);
3693
3694         /*
3695          * Cleanup
3696          */
3697         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 || pte_pv == NULL)
3698                 pmap_inval_done(&info);
3699 done:
3700         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
3701
3702         /*
3703          * Cleanup the pv entry, allowing other accessors.
3704          */
3705         if (pte_pv)
3706                 pv_put(pte_pv);
3707         if (pt_pv)
3708                 pv_put(pt_pv);
3709 }
3710
3711 /*
3712  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
3713  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
3714  * VA.
3715  *
3716  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
3717  */
3718 void
3719 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
3720 {
3721         pmap_enter(pmap, va, m, VM_PROT_READ, FALSE, NULL);
3722 }
3723
3724 /*
3725  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
3726  * to be used for panic dumps.
3727  *
3728  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
3729  */
3730 void *
3731 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
3732 {
3733         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
3734         return ((void *)crashdumpmap);
3735 }
3736
3737 #define MAX_INIT_PT (96)
3738
3739 /*
3740  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
3741  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
3742  * immediately after an mmap.
3743  */
3744 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
3745
3746 void
3747 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
3748                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
3749                     vm_size_t size, int limit)
3750 {
3751         struct rb_vm_page_scan_info info;
3752         struct lwp *lp;
3753         vm_size_t psize;
3754
3755         /*
3756          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
3757          * or object.
3758          */
3759         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
3760                 return;
3761
3762         /*
3763          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
3764          */
3765         lp = curthread->td_lwp;
3766         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3767                 return;
3768
3769         /*
3770          * Misc additional checks
3771          */
3772         psize = x86_64_btop(size);
3773
3774         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
3775                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
3776                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
3777                 return;
3778         }
3779
3780         if (pindex + psize > object->size) {
3781                 if (object->size < pindex)
3782                         return;           
3783                 psize = object->size - pindex;
3784         }
3785
3786         if (psize == 0)
3787                 return;
3788
3789         /*
3790          * If everything is segment-aligned do not pre-init here.  Instead
3791          * allow the normal vm_fault path to pass a segment hint to
3792          * pmap_enter() which will then use an object-referenced shared
3793          * page table page.
3794          */
3795         if ((addr & SEG_MASK) == 0 &&
3796             (ctob(psize) & SEG_MASK) == 0 &&
3797             (ctob(pindex) & SEG_MASK) == 0) {
3798                 return;
3799         }
3800
3801         /*
3802          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
3803          * any valid pages found into the pmap.
3804          *
3805          * We cannot safely scan the object's memq without holding the
3806          * object token.
3807          */
3808         info.start_pindex = pindex;
3809         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
3810         info.limit = limit;
3811         info.mpte = NULL;
3812         info.addr = addr;
3813         info.pmap = pmap;
3814
3815         vm_object_hold_shared(object);
3816         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
3817                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
3818         vm_object_drop(object);
3819 }
3820
3821 static
3822 int
3823 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
3824 {
3825         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
3826         vm_pindex_t rel_index;
3827
3828         /*
3829          * don't allow an madvise to blow away our really
3830          * free pages allocating pv entries.
3831          */
3832         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
3833                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
3834                     return(-1);
3835         }
3836
3837         /*
3838          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
3839          * busy (while holding the object token).
3840          */
3841         if (p->flags & PG_MARKER)
3842                 return 0;
3843         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
3844                 return 0;
3845         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
3846             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
3847                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
3848                         vm_page_deactivate(p);
3849                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
3850                 pmap_enter_quick(info->pmap,
3851                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
3852         }
3853         vm_page_wakeup(p);
3854         lwkt_yield();
3855         return(0);
3856 }
3857
3858 /*
3859  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially pre-fault the specified
3860  * address.
3861  *
3862  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a pte is already loaded
3863  * into the slot.
3864  *
3865  * XXX This is safe only because page table pages are not freed.
3866  */
3867 int
3868 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3869 {
3870         pt_entry_t *pte;
3871
3872         /*spin_lock(&pmap->pm_spin);*/
3873         if ((pte = pmap_pte(pmap, addr)) != NULL) {
3874                 if (*pte & PG_V) {
3875                         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3876                         return FALSE;
3877                 }
3878         }
3879         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
3880         return TRUE;
3881 }
3882
3883 /*
3884  * Change the wiring attribute for a pmap/va pair.  The mapping must already
3885  * exist in the pmap.  The mapping may or may not be managed.
3886  */
3887 void
3888 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
3889                    vm_map_entry_t entry)
3890 {
3891         pt_entry_t *ptep;
3892         pv_entry_t pv;
3893
3894         if (pmap == NULL)
3895                 return;
3896         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
3897         pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL, entry, va);
3898         ptep = pv_pte_lookup(pv, pmap_pte_index(va));
3899
3900         if (wired && !pmap_pte_w(ptep))
3901                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, 1);
3902         else if (!wired && pmap_pte_w(ptep))
3903                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3904
3905         /*
3906          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3907          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
3908          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
3909          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
3910          * wiring changes.
3911          */
3912 #ifdef SMP