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/kernel.h>
  56 #include <sys/proc.h>
  57 #include <sys/msgbuf.h>
  58 #include <sys/vmmeter.h>
  59 #include <sys/mman.h>
  60 #include <sys/systm.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(pmap, pte)           ((*(pd_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0)
 141 #define pmap_pte_w(pmap, pte)           ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]) != 0)
 142 #define pmap_pte_m(pmap, pte)           ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]) != 0)
 143 #define pmap_pte_u(pmap, pte)           ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_U_IDX]) != 0)
 144 #define pmap_pte_v(pmap, pte)           ((*(pt_entry_t *)pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 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         (m->protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
 152 static int protection_codes[PROTECTION_CODES_SIZE];
 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 uint64_t PatMsr;
 172
 173 static int ndmpdp;
 174 static vm_paddr_t dmaplimit;
 175 static int nkpt;
 176 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 177
 178 static pt_entry_t pat_pte_index[PAT_INDEX_SIZE];        /* PAT -> PG_ bits */
 179 /*static pt_entry_t pat_pde_index[PAT_INDEX_SIZE];*/    /* PAT -> PG_ bits */
 180
 181 static uint64_t KPTbase;
 182 static uint64_t KPTphys;
 183 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
 184 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
 185 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
 186 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
 187
 188 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
 189 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
 190
 191 /*
 192  * Data for the pv entry allocation mechanism
 193  */
 194 static vm_zone_t pvzone;
 195 static struct vm_zone pvzone_store;
 196 static struct vm_object pvzone_obj;
 197 static int pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 198 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 199 static struct pv_entry *pvinit;
 200
 201 /*
 202  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 203  */
 204 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
 205 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
 206 static pt_entry_t *msgbufmap;
 207 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
 208
 209 /*
 210  * PMAP default PG_* bits. Needed to be able to add
 211  * EPT/NPT pagetable pmap_bits for the VMM module
 212  */
 213 uint64_t pmap_bits_default[] = {
 214                 REGULAR_PMAP,                                   /* TYPE_IDX             0 */
 215                 X86_PG_V,                                       /* PG_V_IDX             1 */
 216                 X86_PG_RW,                                      /* PG_RW_IDX            2 */
 217                 X86_PG_U,                                       /* PG_U_IDX             3 */
 218                 X86_PG_A,                                       /* PG_A_IDX             4 */
 219                 X86_PG_M,                                       /* PG_M_IDX             5 */
 220                 X86_PG_PS,                                      /* PG_PS_IDX3           6 */
 221                 X86_PG_G,                                       /* PG_G_IDX             7 */
 222                 X86_PG_AVAIL1,                                  /* PG_AVAIL1_IDX        8 */
 223                 X86_PG_AVAIL2,                                  /* PG_AVAIL2_IDX        9 */
 224                 X86_PG_AVAIL3,                                  /* PG_AVAIL3_IDX        10 */
 225                 X86_PG_NC_PWT | X86_PG_NC_PCD,                  /* PG_N_IDX     11 */
 226 };
 227 /*
 228  * Crashdump maps.
 229  */
 230 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
 231 static caddr_t crashdumpmap;
 232
 233 static int pmap_yield_count = 64;
 234 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_yield_count, CTLFLAG_RW,
 235     &pmap_yield_count, 0, "Yield during init_pt/release");
 236 static int pmap_mmu_optimize = 0;
 237 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, pmap_mmu_optimize, CTLFLAG_RW,
 238     &pmap_mmu_optimize, 0, "Share page table pages when possible");
 239
 240 #define DISABLE_PSE
 241
 242 /* Standard user access funtions */
 243 extern int std_copyinstr (const void *udaddr, void *kaddr, size_t len,
 244     size_t *lencopied);
 245 extern int std_copyin (const void *udaddr, void *kaddr, size_t len);
 246 extern int std_copyout (const void *kaddr, void *udaddr, size_t len);
 247 extern int std_fubyte (const void *base);
 248 extern int std_subyte (void *base, int byte);
 249 extern long std_fuword (const void *base);
 250 extern int std_suword (void *base, long word);
 251 extern int std_suword32 (void *base, int word);
 252
 253 static void pv_hold(pv_entry_t pv);
 254 static int _pv_hold_try(pv_entry_t pv
 255                                 PMAP_DEBUG_DECL);
 256 static void pv_drop(pv_entry_t pv);
 257 static void _pv_lock(pv_entry_t pv
 258                                 PMAP_DEBUG_DECL);
 259 static void pv_unlock(pv_entry_t pv);
 260 static pv_entry_t _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew
 261                                 PMAP_DEBUG_DECL);
 262 static pv_entry_t _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex
 263                                 PMAP_DEBUG_DECL);
 264 static pv_entry_t pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp);
 265 static pv_entry_t pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex);
 266 static void pv_put(pv_entry_t pv);
 267 static void pv_free(pv_entry_t pv);
 268 static void *pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex);
 269 static pv_entry_t pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
 270                       pv_entry_t *pvpp);
 271 static pv_entry_t pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex,
 272                       pv_entry_t *pvpp, vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va);
 273 static void pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp,
 274                       struct pmap_inval_info *info);
 275 static vm_page_t pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv);
 276 static int pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp);
 277
 278 struct pmap_scan_info;
 279 static void pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
 280                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
 281                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
 282 static void pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
 283                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
 284                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused);
 285
 286 static void i386_protection_init (void);
 287 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
 288 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
 289 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
 290
 291 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 292 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
 293
 294 static void pmap_pinit_defaults(struct pmap *pmap);
 295
 296 static unsigned pdir4mb;
 297
 298 static int
 299 pv_entry_compare(pv_entry_t pv1, pv_entry_t pv2)
 300 {
 301         if (pv1->pv_pindex < pv2->pv_pindex)
 302                 return(-1);
 303         if (pv1->pv_pindex > pv2->pv_pindex)
 304                 return(1);
 305         return(0);
 306 }
 307
 308 RB_GENERATE2(pv_entry_rb_tree, pv_entry, pv_entry,
 309              pv_entry_compare, vm_pindex_t, pv_pindex);
 310
 311 /*
 312  * Move the kernel virtual free pointer to the next
 313  * 2MB.  This is used to help improve performance
 314  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
 315  * (.text, .data, .bss)
 316  */
 317 static
 318 vm_offset_t
 319 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
 320 {
 321         vm_offset_t newaddr = addr;
 322
 323         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
 324         return newaddr;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * pmap_pte_quick:
 329  *
 330  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 331  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 332  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 333  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 334  */
 335 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 336
 337 static
 338 pt_entry_t *
 339 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 340 {
 341         return pmap_pte(pmap, va);
 342 }
 343
 344 /*
 345  * Returns the pindex of a page table entry (representing a terminal page).
 346  * There are NUPTE_TOTAL page table entries possible (a huge number)
 347  *
 348  * x86-64 has a 48-bit address space, where bit 47 is sign-extended out.
 349  * We want to properly translate negative KVAs.
 350  */
 351 static __inline
 352 vm_pindex_t
 353 pmap_pte_pindex(vm_offset_t va)
 354 {
 355         return ((va >> PAGE_SHIFT) & (NUPTE_TOTAL - 1));
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Returns the pindex of a page table.
 360  */
 361 static __inline
 362 vm_pindex_t
 363 pmap_pt_pindex(vm_offset_t va)
 364 {
 365         return (NUPTE_TOTAL + ((va >> PDRSHIFT) & (NUPT_TOTAL - 1)));
 366 }
 367
 368 /*
 369  * Returns the pindex of a page directory.
 370  */
 371 static __inline
 372 vm_pindex_t
 373 pmap_pd_pindex(vm_offset_t va)
 374 {
 375         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
 376                 ((va >> PDPSHIFT) & (NUPD_TOTAL - 1)));
 377 }
 378
 379 static __inline
 380 vm_pindex_t
 381 pmap_pdp_pindex(vm_offset_t va)
 382 {
 383         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
 384                 ((va >> PML4SHIFT) & (NUPDP_TOTAL - 1)));
 385 }
 386
 387 static __inline
 388 vm_pindex_t
 389 pmap_pml4_pindex(void)
 390 {
 391         return (NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL + NUPDP_TOTAL);
 392 }
 393
 394 /*
 395  * Return various clipped indexes for a given VA
 396  *
 397  * Returns the index of a pte in a page table, representing a terminal
 398  * page.
 399  */
 400 static __inline
 401 vm_pindex_t
 402 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
 403 {
 404         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
 405 }
 406
 407 /*
 408  * Returns the index of a pt in a page directory, representing a page
 409  * table.
 410  */
 411 static __inline
 412 vm_pindex_t
 413 pmap_pt_index(vm_offset_t va)
 414 {
 415         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
 416 }
 417
 418 /*
 419  * Returns the index of a pd in a page directory page, representing a page
 420  * directory.
 421  */
 422 static __inline
 423 vm_pindex_t
 424 pmap_pd_index(vm_offset_t va)
 425 {
 426         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
 427 }
 428
 429 /*
 430  * Returns the index of a pdp in the pml4 table, representing a page
 431  * directory page.
 432  */
 433 static __inline
 434 vm_pindex_t
 435 pmap_pdp_index(vm_offset_t va)
 436 {
 437         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
 438 }
 439
 440 /*
 441  * Generic procedure to index a pte from a pt, pd, or pdp.
 442  *
 443  * NOTE: Normally passed pindex as pmap_xx_index().  pmap_xx_pindex() is NOT
 444  *       a page table page index but is instead of PV lookup index.
 445  */
 446 static
 447 void *
 448 pv_pte_lookup(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
 449 {
 450         pt_entry_t *pte;
 451
 452         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
 453         return(&pte[pindex]);
 454 }
 455
 456 /*
 457  * Return pointer to PDP slot in the PML4
 458  */
 459 static __inline
 460 pml4_entry_t *
 461 pmap_pdp(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 462 {
 463         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pdp_index(va)]);
 464 }
 465
 466 /*
 467  * Return pointer to PD slot in the PDP given a pointer to the PDP
 468  */
 469 static __inline
 470 pdp_entry_t *
 471 pmap_pdp_to_pd(pml4_entry_t pdp_pte, vm_offset_t va)
 472 {
 473         pdp_entry_t *pd;
 474
 475         pd = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pdp_pte & PG_FRAME);
 476         return (&pd[pmap_pd_index(va)]);
 477 }
 478
 479 /*
 480  * Return pointer to PD slot in the PDP.
 481  */
 482 static __inline
 483 pdp_entry_t *
 484 pmap_pd(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 485 {
 486         pml4_entry_t *pdp;
 487
 488         pdp = pmap_pdp(pmap, va);
 489         if ((*pdp & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
 490                 return NULL;
 491         return (pmap_pdp_to_pd(*pdp, va));
 492 }
 493
 494 /*
 495  * Return pointer to PT slot in the PD given a pointer to the PD
 496  */
 497 static __inline
 498 pd_entry_t *
 499 pmap_pd_to_pt(pdp_entry_t pd_pte, vm_offset_t va)
 500 {
 501         pd_entry_t *pt;
 502
 503         pt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pd_pte & PG_FRAME);
 504         return (&pt[pmap_pt_index(va)]);
 505 }
 506
 507 /*
 508  * Return pointer to PT slot in the PD
 509  *
 510  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps (embedded in objects) do not have PDPs,
 511  *                   so we cannot lookup the PD via the PDP.  Instead we
 512  *                   must look it up via the pmap.
 513  */
 514 static __inline
 515 pd_entry_t *
 516 pmap_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 517 {
 518         pdp_entry_t *pd;
 519         pv_entry_t pv;
 520         vm_pindex_t pd_pindex;
 521
 522         if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
 523                 pd_pindex = pmap_pd_pindex(va);
 524                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
 525                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pd_pindex);
 526                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
 527                 if (pv == NULL || pv->pv_m == NULL)
 528                         return NULL;
 529                 return (pmap_pd_to_pt(VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m), va));
 530         } else {
 531                 pd = pmap_pd(pmap, va);
 532                 if (pd == NULL || (*pd & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
 533                          return NULL;
 534                 return (pmap_pd_to_pt(*pd, va));
 535         }
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Return pointer to PTE slot in the PT given a pointer to the PT
 540  */
 541 static __inline
 542 pt_entry_t *
 543 pmap_pt_to_pte(pd_entry_t pt_pte, vm_offset_t va)
 544 {
 545         pt_entry_t *pte;
 546
 547         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(pt_pte & PG_FRAME);
 548         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 549 }
 550
 551 /*
 552  * Return pointer to PTE slot in the PT
 553  */
 554 static __inline
 555 pt_entry_t *
 556 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 557 {
 558         pd_entry_t *pt;
 559
 560         pt = pmap_pt(pmap, va);
 561         if (pt == NULL || (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) == 0)
 562                  return NULL;
 563         if ((*pt & pmap->pmap_bits[PG_PS_IDX]) != 0)
 564                 return ((pt_entry_t *)pt);
 565         return (pmap_pt_to_pte(*pt, va));
 566 }
 567
 568 /*
 569  * Of all the layers (PTE, PT, PD, PDP, PML4) the best one to cache is
 570  * the PT layer.  This will speed up core pmap operations considerably.
 571  *
 572  * NOTE: Can be called with the pmap spin lock held shared.  pm_pvhint
 573  *       race is ok.
 574  */
 575 static __inline
 576 void
 577 pv_cache(pv_entry_t pv, vm_pindex_t pindex)
 578 {
 579         if (pindex >= pmap_pt_pindex(0) && pindex <= pmap_pd_pindex(0))
 580                 pv->pv_pmap->pm_pvhint = pv;
 581 }
 582
 583
 584 /*
 585  * KVM - return address of PT slot in PD
 586  */
 587 static __inline
 588 pd_entry_t *
 589 vtopt(vm_offset_t va)
 590 {
 591         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
 592                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 593
 594         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
 595 }
 596
 597 /*
 598  * KVM - return address of PTE slot in PT
 599  */
 600 static __inline
 601 pt_entry_t *
 602 vtopte(vm_offset_t va)
 603 {
 604         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
 605                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 606
 607         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
 608 }
 609
 610 static uint64_t
 611 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, long n)
 612 {
 613         uint64_t ret;
 614
 615         ret = *firstaddr;
 616         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
 617         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
 618         return (ret);
 619 }
 620
 621 static
 622 void
 623 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
 624 {
 625         long i;         /* must be 64 bits */
 626         long nkpt_base;
 627         long nkpt_phys;
 628         int j;
 629
 630         /*
 631          * We are running (mostly) V=P at this point
 632          *
 633          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
 634          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
 635          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
 636          *
 637          * Maxmem is in pages.
 638          *
 639          * ndmpdp is the number of 1GB pages we wish to map.
 640          */
 641         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
 642         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
 643                 ndmpdp = 4;
 644         KKASSERT(ndmpdp <= NKPDPE * NPDEPG);
 645
 646         /*
 647          * Starting at the beginning of kvm (not KERNBASE).
 648          */
 649         nkpt_phys = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
 650         nkpt_phys += (Maxmem * sizeof(struct pv_entry) + NBPDR - 1) / NBPDR;
 651         nkpt_phys += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E +
 652                        ndmpdp) + 511) / 512;
 653         nkpt_phys += 128;
 654
 655         /*
 656          * Starting at KERNBASE - map 2G worth of page table pages.
 657          * KERNBASE is offset -2G from the end of kvm.
 658          */
 659         nkpt_base = (NPDPEPG - KPDPI) * NPTEPG; /* typically 2 x 512 */
 660
 661         /*
 662          * Allocate pages
 663          */
 664         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt_base);
 665         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt_phys);
 666         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
 667         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
 668         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
 669
 670         /*
 671          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
 672          * that is where we start populating the page table pages.
 673          * Basically this is the end - 2.
 674          */
 675         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
 676
 677         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
 678         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
 679                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
 680         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
 681
 682         /*
 683          * Fill in the underlying page table pages for the area around
 684          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
 685          *
 686          * Read-only from zero to physfree
 687          * XXX not fully used, underneath 2M pages
 688          */
 689         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
 690                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
 691                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |=
 692                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 693                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 694                     pmap_bits_default[PG_G_IDX];
 695         }
 696
 697         /*
 698          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
 699          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
 700          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
 701          * data, bss, and initial pre-allocations.
 702          */
 703         for (i = 0; i < nkpt_base; i++) {
 704                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
 705                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |=
 706                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 707                     pmap_bits_default[PG_V_IDX];
 708         }
 709         for (i = 0; i < nkpt_phys; i++) {
 710                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
 711                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |=
 712                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 713                     pmap_bits_default[PG_V_IDX];
 714         }
 715
 716         /*
 717          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
 718          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
 719          * above in the KERNBASE area.
 720          */
 721         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
 722                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
 723                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |=
 724                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 725                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 726                     pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
 727                     pmap_bits_default[PG_G_IDX];
 728         }
 729
 730         /*
 731          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
 732          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
 733          */
 734         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
 735                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
 736                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
 737                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
 738                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 739                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 740                     pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 741         }
 742
 743         /*
 744          * Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages
 745          * Preset PG_M and PG_A because demotion expects it.
 746          *
 747          * When filling in entries in the PD pages make sure any excess
 748          * entries are set to zero as we allocated enough PD pages
 749          */
 750         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
 751                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
 752                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = i << PDRSHIFT;
 753                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |=
 754                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 755                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 756                             pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
 757                             pmap_bits_default[PG_G_IDX] |
 758                             pmap_bits_default[PG_M_IDX] |
 759                             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
 760                 }
 761
 762                 /*
 763                  * And the direct map space's PDP
 764                  */
 765                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
 766                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
 767                                                         (i << PAGE_SHIFT);
 768                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |=
 769                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 770                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 771                             pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 772                 }
 773         } else {
 774                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
 775                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
 776                                                 (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
 777                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |=
 778                             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 779                             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 780                             pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
 781                             pmap_bits_default[PG_G_IDX] |
 782                             pmap_bits_default[PG_M_IDX] |
 783                             pmap_bits_default[PG_A_IDX];
 784                 }
 785         }
 786
 787         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
 788         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
 789         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |=
 790             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 791             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 792             pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 793
 794         /*
 795          * Connect the Direct Map slots up to the PML4
 796          */
 797         for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
 798                 ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I + j] =
 799                     (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
 800                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 801                     pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 802                     pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 803         }
 804
 805         /*
 806          * Connect the KVA slot up to the PML4
 807          */
 808         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
 809         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |=
 810             pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 811             pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 812             pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 813 }
 814
 815 /*
 816  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 817  *
 818  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 819  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 820  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 821  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 822  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 823  *      (physical) address starting relative to 0]
 824  */
 825 void
 826 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
 827 {
 828         vm_offset_t va;
 829         pt_entry_t *pte;
 830
 831         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
 832         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 833         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
 834
 835         avail_start = *firstaddr;
 836
 837         /*
 838          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
 839          */
 840         create_pagetables(firstaddr);
 841
 842         virtual2_start = KvaStart;
 843         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
 844
 845         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
 846         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
 847
 848         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 849
 850         /* XXX do %cr0 as well */
 851         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
 852         load_cr3(KPML4phys);
 853
 854         /*
 855          * Initialize protection array.
 856          */
 857         i386_protection_init();
 858
 859         /*
 860          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 861          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 862          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 863          */
 864         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
 865         kernel_pmap.pm_count = 1;
 866         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
 867         RB_INIT(&kernel_pmap.pm_pvroot);
 868         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
 869         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
 870
 871         /*
 872          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 873          * mapping of pages.
 874          */
 875 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 876         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 877
 878         va = virtual_start;
 879         pte = vtopte(va);
 880
 881         /*
 882          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 883          */
 884         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 885
 886         /*
 887          * Crashdump maps.
 888          */
 889         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 890
 891         /*
 892          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 893          * /dev/mem.
 894          */
 895         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 896
 897         /*
 898          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 899          * XXX msgbufmap is not used.
 900          */
 901         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 902                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 903
 904         virtual_start = va;
 905
 906         *CMAP1 = 0;
 907
 908         /*
 909          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
 910          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
 911          * works under UP because self-referential page table mappings
 912          */
 913 //      pgeflag = 0;
 914
 915 /*
 916  * Initialize the 4MB page size flag
 917  */
 918 //      pseflag = 0;
 919 /*
 920  * The 4MB page version of the initial
 921  * kernel page mapping.
 922  */
 923         pdir4mb = 0;
 924
 925 #if !defined(DISABLE_PSE)
 926         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 927                 pt_entry_t ptditmp;
 928                 /*
 929                  * Note that we have enabled PSE mode
 930                  */
 931 //              pseflag = kernel_pmap.pmap_bits[PG_PS_IDX];
 932                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
 933                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
 934                 ptditmp |= pmap_bits_default[PG_V_IDX] |
 935                     pmap_bits_default[PG_RW_IDX] |
 936                     pmap_bits_default[PG_PS_IDX] |
 937                     pmap_bits_default[PG_U_IDX];
 938 //                  pgeflag;
 939                 pdir4mb = ptditmp;
 940         }
 941 #endif
 942         cpu_invltlb();
 943
 944         /* Initialize the PAT MSR */
 945         pmap_init_pat();
 946
 947         pmap_pinit_defaults(&kernel_pmap);
 948 }
 949
 950 /*
 951  * Setup the PAT MSR.
 952  */
 953 void
 954 pmap_init_pat(void)
 955 {
 956         uint64_t pat_msr;
 957         u_long cr0, cr4;
 958
 959         /*
 960          * Default values mapping PATi,PCD,PWT bits at system reset.
 961          * The default values effectively ignore the PATi bit by
 962          * repeating the encodings for 0-3 in 4-7, and map the PCD
 963          * and PWT bit combinations to the expected PAT types.
 964          */
 965         pat_msr = PAT_VALUE(0, PAT_WRITE_BACK) |        /* 000 */
 966                   PAT_VALUE(1, PAT_WRITE_THROUGH) |     /* 001 */
 967                   PAT_VALUE(2, PAT_UNCACHED) |          /* 010 */
 968                   PAT_VALUE(3, PAT_UNCACHEABLE) |       /* 011 */
 969                   PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_BACK) |        /* 100 */
 970                   PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_THROUGH) |     /* 101 */
 971                   PAT_VALUE(6, PAT_UNCACHED) |          /* 110 */
 972                   PAT_VALUE(7, PAT_UNCACHEABLE);        /* 111 */
 973         pat_pte_index[PAT_WRITE_BACK]   = 0;
 974         pat_pte_index[PAT_WRITE_THROUGH]= 0         | X86_PG_NC_PWT;
 975         pat_pte_index[PAT_UNCACHED]     = X86_PG_NC_PCD;
 976         pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE]  = X86_PG_NC_PCD | X86_PG_NC_PWT;
 977         pat_pte_index[PAT_WRITE_PROTECTED] = pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE];
 978         pat_pte_index[PAT_WRITE_COMBINING] = pat_pte_index[PAT_UNCACHEABLE];
 979
 980         if (cpu_feature & CPUID_PAT) {
 981                 /*
 982                  * If we support the PAT then set-up entries for
 983                  * WRITE_PROTECTED and WRITE_COMBINING using bit patterns
 984                  * 4 and 5.
 985                  */
 986                 pat_msr = (pat_msr & ~PAT_MASK(4)) |
 987                           PAT_VALUE(4, PAT_WRITE_PROTECTED);
 988                 pat_msr = (pat_msr & ~PAT_MASK(5)) |
 989                           PAT_VALUE(5, PAT_WRITE_COMBINING);
 990                 pat_pte_index[PAT_WRITE_PROTECTED] = X86_PG_PTE_PAT | 0;
 991                 pat_pte_index[PAT_WRITE_COMBINING] = X86_PG_PTE_PAT | X86_PG_NC_PWT;
 992
 993                 /*
 994                  * Then enable the PAT
 995                  */
 996
 997                 /* Disable PGE. */
 998                 cr4 = rcr4();
 999                 load_cr4(cr4 & ~CR4_PGE);
1000
1001                 /* Disable caches (CD = 1, NW = 0). */
1002                 cr0 = rcr0();
1003                 load_cr0((cr0 & ~CR0_NW) | CR0_CD);
1004
1005                 /* Flushes caches and TLBs. */
1006                 wbinvd();
1007                 cpu_invltlb();
1008
1009                 /* Update PAT and index table. */
1010                 wrmsr(MSR_PAT, pat_msr);
1011
1012                 /* Flush caches and TLBs again. */
1013                 wbinvd();
1014                 cpu_invltlb();
1015
1016                 /* Restore caches and PGE. */
1017                 load_cr0(cr0);
1018                 load_cr4(cr4);
1019                 PatMsr = pat_msr;
1020         }
1021 }
1022
1023 /*
1024  * Set 4mb pdir for mp startup
1025  */
1026 void
1027 pmap_set_opt(void)
1028 {
1029         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
1030                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
1031                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
1032                         cpu_invltlb();
1033                 }
1034         }
1035 }
1036
1037 /*
1038  *      Initialize the pmap module.
1039  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
1040  *      system needs to map virtual memory.
1041  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
1042  *      way, discontiguous physical memory.
1043  */
1044 void
1045 pmap_init(void)
1046 {
1047         int i;
1048         int initial_pvs;
1049
1050         /*
1051          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
1052          * pv_head_table.
1053          */
1054
1055         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1056                 vm_page_t m;
1057
1058                 m = &vm_page_array[i];
1059                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1060         }
1061
1062         /*
1063          * init the pv free list
1064          */
1065         initial_pvs = vm_page_array_size;
1066         if (initial_pvs < MINPV)
1067                 initial_pvs = MINPV;
1068         pvzone = &pvzone_store;
1069         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
1070                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
1071         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
1072                   pvinit, initial_pvs);
1073
1074         /*
1075          * Now it is safe to enable pv_table recording.
1076          */
1077         pmap_initialized = TRUE;
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
1082  * high water mark so that the system can recover from excessive
1083  * numbers of pv entries.
1084  */
1085 void
1086 pmap_init2(void)
1087 {
1088         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
1089         int entry_max;
1090
1091         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
1092         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
1093         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
1094         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
1095
1096         /*
1097          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
1098          */
1099         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
1100         if (entry_max <= 0)
1101                 entry_max = 1;
1102
1103         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
1108  */
1109 void
1110 pmap_page_init(struct vm_page *m)
1111 {
1112         vm_page_init(m);
1113         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
1114 }
1115
1116 /***************************************************
1117  * Low level helper routines.....
1118  ***************************************************/
1119
1120 /*
1121  * this routine defines the region(s) of memory that should
1122  * not be tested for the modified bit.
1123  */
1124 static __inline
1125 int
1126 pmap_track_modified(vm_pindex_t pindex)
1127 {
1128         vm_offset_t va = (vm_offset_t)pindex << PAGE_SHIFT;
1129         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
1130                 return 1;
1131         else
1132                 return 0;
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
1137  * The page must be wired for this to work reliably.
1138  *
1139  * XXX for the moment we're using pv_find() instead of pv_get(), as
1140  *     callers might be expecting non-blocking operation.
1141  */
1142 vm_paddr_t
1143 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1144 {
1145         vm_paddr_t rtval;
1146         pv_entry_t pt_pv;
1147         pt_entry_t *ptep;
1148
1149         rtval = 0;
1150         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1151                 /*
1152                  * Kernel page directories might be direct-mapped and
1153                  * there is typically no PV tracking of pte's
1154                  */
1155                 pd_entry_t *pt;
1156
1157                 pt = pmap_pt(pmap, va);
1158                 if (pt && (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) {
1159                         if (*pt & pmap->pmap_bits[PG_PS_IDX]) {
1160                                 rtval = *pt & PG_PS_FRAME;
1161                                 rtval |= va & PDRMASK;
1162                         } else {
1163                                 ptep = pmap_pt_to_pte(*pt, va);
1164                                 if (*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
1165                                         rtval = *ptep & PG_FRAME;
1166                                         rtval |= va & PAGE_MASK;
1167                                 }
1168                         }
1169                 }
1170         } else {
1171                 /*
1172                  * User pages currently do not direct-map the page directory
1173                  * and some pages might not used managed PVs.  But all PT's
1174                  * will have a PV.
1175                  */
1176                 pt_pv = pv_find(pmap, pmap_pt_pindex(va));
1177                 if (pt_pv) {
1178                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1179                         if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
1180                                 rtval = *ptep & PG_FRAME;
1181                                 rtval |= va & PAGE_MASK;
1182                         }
1183                         pv_drop(pt_pv);
1184                 }
1185         }
1186         return rtval;
1187 }
1188
1189 /*
1190  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
1191  * vm_fault_page[_quick]().  Can return NULL to cause the caller to
1192  * fall-through to the real fault code.
1193  *
1194  * The returned page, if not NULL, is held (and not busied).
1195  */
1196 vm_page_t
1197 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_prot_t prot)
1198 {
1199         if (pmap && va < VM_MAX_USER_ADDRESS) {
1200                 pv_entry_t pt_pv;
1201                 pv_entry_t pte_pv;
1202                 pt_entry_t *ptep;
1203                 pt_entry_t req;
1204                 vm_page_t m;
1205                 int error;
1206
1207                 req = pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1208                       pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
1209                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
1210                         req |= pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX];
1211
1212                 pt_pv = pv_find(pmap, pmap_pt_pindex(va));
1213                 if (pt_pv == NULL)
1214                         return (NULL);
1215                 ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
1216                 if ((*ptep & req) != req) {
1217                         pv_drop(pt_pv);
1218                         return (NULL);
1219                 }
1220                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(va), &error);
1221                 if (pte_pv && error == 0) {
1222                         m = pte_pv->pv_m;
1223                         vm_page_hold(m);
1224                         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1225                                 vm_page_dirty(m);
1226                         pv_put(pte_pv);
1227                 } else if (pte_pv) {
1228                         pv_drop(pte_pv);
1229                         m = NULL;
1230                 } else {
1231                         m = NULL;
1232                 }
1233                 pv_drop(pt_pv);
1234                 return(m);
1235         } else {
1236                 return(NULL);
1237         }
1238 }
1239
1240 /*
1241  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
1242  */
1243 vm_paddr_t
1244 pmap_kextract(vm_offset_t va)
1245 {
1246         pd_entry_t pt;          /* pt entry in pd */
1247         vm_paddr_t pa;
1248
1249         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
1250                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
1251         } else {
1252                 pt = *vtopt(va);
1253                 if (pt & kernel_pmap.pmap_bits[PG_PS_IDX]) {
1254                         pa = (pt & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
1255                 } else {
1256                         /*
1257                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
1258                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
1259                          * be used to access the PTE because it would use the
1260                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
1261                          * because the page table page is preserved by the
1262                          * promotion.
1263                          */
1264                         pa = *pmap_pt_to_pte(pt, va);
1265                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
1266                 }
1267         }
1268         return pa;
1269 }
1270
1271 /***************************************************
1272  * Low level mapping routines.....
1273  ***************************************************/
1274
1275 /*
1276  * Routine: pmap_kenter
1277  * Function:
1278  *      Add a wired page to the KVA
1279  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
1280  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
1281  */
1282 void
1283 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1284 {
1285         pt_entry_t *pte;
1286         pt_entry_t npte;
1287         pmap_inval_info info;
1288
1289         pmap_inval_init(&info);                         /* XXX remove */
1290         npte = pa |
1291             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1292             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX];
1293 //          pgeflag;
1294         pte = vtopte(va);
1295         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);  /* XXX remove */
1296         *pte = npte;
1297         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);    /* XXX remove */
1298         pmap_inval_done(&info);                         /* XXX remove */
1299 }
1300
1301 /*
1302  * Routine: pmap_kenter_quick
1303  * Function:
1304  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
1305  *      mapping on the current CPU.
1306  */
1307 void
1308 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
1309 {
1310         pt_entry_t *pte;
1311         pt_entry_t npte;
1312
1313         npte = pa |
1314             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1315             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX];
1316 //          pgeflag;
1317         pte = vtopte(va);
1318         *pte = npte;
1319         cpu_invlpg((void *)va);
1320 }
1321
1322 void
1323 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
1324 {
1325         pmap_inval_info info;
1326
1327         pmap_inval_init(&info);
1328         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1329         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1330         pmap_inval_done(&info);
1331 }
1332
1333 void
1334 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
1335 {
1336         cpu_invlpg((void *)va);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * remove a page from the kernel pagetables
1341  */
1342 void
1343 pmap_kremove(vm_offset_t va)
1344 {
1345         pt_entry_t *pte;
1346         pmap_inval_info info;
1347
1348         pmap_inval_init(&info);
1349         pte = vtopte(va);
1350         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
1351         (void)pte_load_clear(pte);
1352         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1353         pmap_inval_done(&info);
1354 }
1355
1356 void
1357 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1358 {
1359         pt_entry_t *pte;
1360         pte = vtopte(va);
1361         (void)pte_load_clear(pte);
1362         cpu_invlpg((void *)va);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1367  */
1368 void
1369 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1370 {
1371         atomic_set_long(vtopte(va), kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX]);
1372         cpu_invlpg((void *)va);
1373 }
1374
1375 /* NOT USED
1376 void
1377 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1378 {
1379         atomic_set_long(vtopte(va), PG_N);
1380         cpu_invlpg((void *)va);
1381 }
1382 */
1383
1384 /*
1385  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1386  * address space during the low level boot, typically to map the
1387  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1388  *
1389  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1390  * kernel text+data.
1391  *
1392  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1393  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1394  * have access to the related pointers.
1395  */
1396 vm_offset_t
1397 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1398 {
1399         vm_offset_t va;
1400         vm_offset_t va_start;
1401
1402         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1403
1404         va_start = *virtp;
1405         va = va_start;
1406
1407         while (start < end) {
1408                 pmap_kenter_quick(va, start);
1409                 va += PAGE_SIZE;
1410                 start += PAGE_SIZE;
1411         }
1412         *virtp = va;
1413         return va_start;
1414 }
1415
1416 #define PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD  (2 * 1024 * 1024)
1417
1418 /*
1419  * Remove the specified set of pages from the data and instruction caches.
1420  *
1421  * In contrast to pmap_invalidate_cache_range(), this function does not
1422  * rely on the CPU's self-snoop feature, because it is intended for use
1423  * when moving pages into a different cache domain.
1424  */
1425 void
1426 pmap_invalidate_cache_pages(vm_page_t *pages, int count)
1427 {
1428         vm_offset_t daddr, eva;
1429         int i;
1430
1431         if (count >= PMAP_CLFLUSH_THRESHOLD / PAGE_SIZE ||
1432             (cpu_feature & CPUID_CLFSH) == 0)
1433                 wbinvd();
1434         else {
1435                 cpu_mfence();
1436                 for (i = 0; i < count; i++) {
1437                         daddr = PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(pages[i]));
1438                         eva = daddr + PAGE_SIZE;
1439                         for (; daddr < eva; daddr += cpu_clflush_line_size)
1440                                 clflush(daddr);
1441                 }
1442                 cpu_mfence();
1443         }
1444 }
1445
1446 void
1447 pmap_invalidate_cache_range(vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1448 {
1449         KASSERT((sva & PAGE_MASK) == 0,
1450             ("pmap_invalidate_cache_range: sva not page-aligned"));
1451         KASSERT((eva & PAGE_MASK) == 0,
1452             ("pmap_invalidate_cache_range: eva not page-aligned"));
1453
1454         if (cpu_feature & CPUID_SS) {
1455                 ; /* If "Self Snoop" is supported, do nothing. */
1456         } else {
1457                 /* Globally invalidate caches */
1458                 cpu_wbinvd_on_all_cpus();
1459         }
1460 }
1461 void
1462 pmap_invalidate_range(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1463 {
1464         smp_invlpg_range(pmap->pm_active, sva, eva);
1465 }
1466
1467 /*
1468  * Add a list of wired pages to the kva
1469  * this routine is only used for temporary
1470  * kernel mappings that do not need to have
1471  * page modification or references recorded.
1472  * Note that old mappings are simply written
1473  * over.  The page *must* be wired.
1474  */
1475 void
1476 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1477 {
1478         vm_offset_t end_va;
1479
1480         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1481
1482         while (va < end_va) {
1483                 pt_entry_t *pte;
1484
1485                 pte = vtopte(va);
1486                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) |
1487                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1488                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
1489                     kernel_pmap.pmap_cache_bits[(*m)->pat_mode];
1490 //              pgeflag;
1491                 cpu_invlpg((void *)va);
1492                 va += PAGE_SIZE;
1493                 m++;
1494         }
1495         smp_invltlb();
1496 }
1497
1498 /*
1499  * This routine jerks page mappings from the
1500  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1501  *
1502  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1503  */
1504 void
1505 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1506 {
1507         vm_offset_t end_va;
1508
1509         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1510
1511         while (va < end_va) {
1512                 pt_entry_t *pte;
1513
1514                 pte = vtopte(va);
1515                 (void)pte_load_clear(pte);
1516                 cpu_invlpg((void *)va);
1517                 va += PAGE_SIZE;
1518         }
1519         smp_invltlb();
1520 }
1521
1522 /*
1523  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1524  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1525  */
1526 void
1527 pmap_init_thread(thread_t td)
1528 {
1529         /* enforce pcb placement & alignment */
1530         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1531         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
1532         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1533         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
1534 }
1535
1536 /*
1537  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1538  */
1539 void
1540 pmap_init_proc(struct proc *p)
1541 {
1542 }
1543
1544 static void
1545 pmap_pinit_defaults(struct pmap *pmap) {
1546         bcopy(pmap_bits_default, pmap->pmap_bits, sizeof(pmap_bits_default));
1547         bcopy(protection_codes, pmap->protection_codes, sizeof(protection_codes));
1548         bcopy(pat_pte_index, pmap->pmap_cache_bits, sizeof(pat_pte_index));
1549         pmap->pmap_cache_mask = X86_PG_NC_PWT | X86_PG_NC_PCD | X86_PG_PTE_PAT;
1550         pmap->copyinstr = std_copyinstr;
1551         pmap->copyin = std_copyin;
1552         pmap->copyout = std_copyout;
1553         pmap->fubyte = std_fubyte;
1554         pmap->subyte = std_subyte;
1555         pmap->fuword = std_fuword;
1556         pmap->suword = std_suword;
1557         pmap->suword32 = std_suword32;
1558 }
1559 /*
1560  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1561  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1562  *
1563  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1564  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1565  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1566  */
1567 void
1568 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1569 {
1570         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1571         pmap->pm_count = 1;
1572         pmap->pm_active = 0;
1573         pmap->pm_pvhint = NULL;
1574         RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1575         spin_init(&pmap->pm_spin);
1576         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1577         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1578         pmap_pinit_defaults(pmap);
1579 }
1580
1581 /*
1582  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1583  * such as one in a vmspace structure.
1584  */
1585 static void
1586 pmap_pinit_simple(struct pmap *pmap)
1587 {
1588         /*
1589          * Misc initialization
1590          */
1591         pmap->pm_count = 1;
1592         pmap->pm_active = 0;
1593         pmap->pm_pvhint = NULL;
1594         pmap->pm_flags = PMAP_FLAG_SIMPLE;
1595
1596         pmap_pinit_defaults(pmap);
1597
1598         /*
1599          * Don't blow up locks/tokens on re-use (XXX fix/use drop code
1600          * for this).
1601          */
1602         if (pmap->pm_pmlpv == NULL) {
1603                 RB_INIT(&pmap->pm_pvroot);
1604                 bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1605                 spin_init(&pmap->pm_spin);
1606                 lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1607         }
1608 }
1609
1610 void
1611 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1612 {
1613         pv_entry_t pv;
1614         int j;
1615
1616         if (pmap->pm_pmlpv) {
1617                 if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] != REGULAR_PMAP) {
1618                         pmap_puninit(pmap);
1619                 }
1620         }
1621
1622         pmap_pinit_simple(pmap);
1623         pmap->pm_flags &= ~PMAP_FLAG_SIMPLE;
1624
1625         /*
1626          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1627          * page directory table.
1628          */
1629         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1630                 pmap->pm_pml4 =
1631                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1632         }
1633
1634         /*
1635          * Allocate the page directory page, which wires it even though
1636          * it isn't being entered into some higher level page table (it
1637          * being the highest level).  If one is already cached we don't
1638          * have to do anything.
1639          */
1640         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) == NULL) {
1641                 pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1642                 pmap->pm_pmlpv = pv;
1643                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4,
1644                             VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m));
1645                 pv_put(pv);
1646
1647                 /*
1648                  * Install DMAP and KMAP.
1649                  */
1650                 for (j = 0; j < NDMPML4E; ++j) {
1651                         pmap->pm_pml4[DMPML4I + j] =
1652                             (DMPDPphys + ((vm_paddr_t)j << PML4SHIFT)) |
1653                             pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1654                             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1655                             pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
1656                 }
1657                 pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys |
1658                     pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1659                     pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1660                     pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
1661
1662                 /*
1663                  * install self-referential address mapping entry
1664                  */
1665                 pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(pv->pv_m) |
1666                     pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1667                     pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1668                     pmap->pmap_bits[PG_A_IDX] |
1669                     pmap->pmap_bits[PG_M_IDX];
1670         } else {
1671                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_MAPPED);
1672                 KKASSERT(pv->pv_m->flags & PG_WRITEABLE);
1673         }
1674         KKASSERT(pmap->pm_pml4[255] == 0);
1675         KKASSERT(RB_ROOT(&pmap->pm_pvroot) == pv);
1676         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_left == NULL);
1677         KKASSERT(pv->pv_entry.rbe_right == NULL);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1682  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1683  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1684  * of cleanup work to do here.
1685  */
1686 void
1687 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1688 {
1689         pv_entry_t pv;
1690         vm_page_t p;
1691
1692         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1693         if ((pv = pmap->pm_pmlpv) != NULL) {
1694                 if (pv_hold_try(pv) == 0)
1695                         pv_lock(pv);
1696                 p = pmap_remove_pv_page(pv);
1697                 pv_free(pv);
1698                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1699                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1700                 KKASSERT(p->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED));
1701                 vm_page_unwire(p, 0);
1702                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1703
1704                 /*
1705                  * XXX eventually clean out PML4 static entries and
1706                  * use vm_page_free_zero()
1707                  */
1708                 vm_page_free(p);
1709                 pmap->pm_pmlpv = NULL;
1710         }
1711         if (pmap->pm_pml4) {
1712                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1713                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1714                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1715         }
1716         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count == 0);
1717         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1722  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1723  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1724  * then copies the template.
1725  */
1726 void
1727 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1728 {
1729         spin_lock(&pmap_spin);
1730         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1731         spin_unlock(&pmap_spin);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * This routine is called when various levels in the page table need to
1736  * be populated.  This routine cannot fail.
1737  *
1738  * This function returns two locked pv_entry's, one representing the
1739  * requested pv and one representing the requested pv's parent pv.  If
1740  * the pv did not previously exist it will be mapped into its parent
1741  * and wired, otherwise no additional wire count will be added.
1742  */
1743 static
1744 pv_entry_t
1745 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp)
1746 {
1747         pt_entry_t *ptep;
1748         pv_entry_t pv;
1749         pv_entry_t pvp;
1750         vm_pindex_t pt_pindex;
1751         vm_page_t m;
1752         int isnew;
1753         int ispt;
1754
1755         /*
1756          * If the pv already exists and we aren't being asked for the
1757          * parent page table page we can just return it.  A locked+held pv
1758          * is returned.
1759          */
1760         ispt = 0;
1761         pv = pv_alloc(pmap, ptepindex, &isnew);
1762         if (isnew == 0 && pvpp == NULL)
1763                 return(pv);
1764
1765         /*
1766          * This is a new PV, we have to resolve its parent page table and
1767          * add an additional wiring to the page if necessary.
1768          */
1769
1770         /*
1771          * Special case terminal PVs.  These are not page table pages so
1772          * no vm_page is allocated (the caller supplied the vm_page).  If
1773          * pvpp is non-NULL we are being asked to also removed the pt_pv
1774          * for this pv.
1775          *
1776          * Note that pt_pv's are only returned for user VAs. We assert that
1777          * a pt_pv is not being requested for kernel VAs.
1778          */
1779         if (ptepindex < pmap_pt_pindex(0)) {
1780                 if (ptepindex >= NUPTE_USER)
1781                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1782                 else
1783                         KKASSERT(pvpp != NULL);
1784                 if (pvpp) {
1785                         pt_pindex = NUPTE_TOTAL + (ptepindex >> NPTEPGSHIFT);
1786                         pvp = pmap_allocpte(pmap, pt_pindex, NULL);
1787                         if (isnew)
1788                                 vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1789                         *pvpp = pvp;
1790                 } else {
1791                         pvp = NULL;
1792                 }
1793                 return(pv);
1794         }
1795
1796         /*
1797          * Non-terminal PVs allocate a VM page to represent the page table,
1798          * so we have to resolve pvp and calculate ptepindex for the pvp
1799          * and then for the page table entry index in the pvp for
1800          * fall-through.
1801          */
1802         if (ptepindex < pmap_pd_pindex(0)) {
1803                 /*
1804                  * pv is PT, pvp is PD
1805                  */
1806                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pt_pindex(0)) >> NPDEPGSHIFT;
1807                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL;
1808                 pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1809                 if (!isnew)
1810                         goto notnew;
1811
1812                 /*
1813                  * PT index in PD
1814                  */
1815                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pt_pindex(0);
1816                 ptepindex &= ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1);
1817                 ispt = 1;
1818         } else if (ptepindex < pmap_pdp_pindex(0)) {
1819                 /*
1820                  * pv is PD, pvp is PDP
1821                  *
1822                  * SIMPLE PMAP NOTE: Simple pmaps do not allocate above
1823                  *                   the PD.
1824                  */
1825                 ptepindex = (ptepindex - pmap_pd_pindex(0)) >> NPDPEPGSHIFT;
1826                 ptepindex += NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL;
1827
1828                 if (pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) {
1829                         KKASSERT(pvpp == NULL);
1830                         pvp = NULL;
1831                 } else {
1832                         pvp = pmap_allocpte(pmap, ptepindex, NULL);
1833                 }
1834                 if (!isnew)
1835                         goto notnew;
1836
1837                 /*
1838                  * PD index in PDP
1839                  */
1840                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pd_pindex(0);
1841                 ptepindex &= ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1);
1842         } else if (ptepindex < pmap_pml4_pindex()) {
1843                 /*
1844                  * pv is PDP, pvp is the root pml4 table
1845                  */
1846                 pvp = pmap_allocpte(pmap, pmap_pml4_pindex(), NULL);
1847                 if (!isnew)
1848                         goto notnew;
1849
1850                 /*
1851                  * PDP index in PML4
1852                  */
1853                 ptepindex = pv->pv_pindex - pmap_pdp_pindex(0);
1854                 ptepindex &= ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1);
1855         } else {
1856                 /*
1857                  * pv represents the top-level PML4, there is no parent.
1858                  */
1859                 pvp = NULL;
1860                 if (!isnew)
1861                         goto notnew;
1862         }
1863
1864         /*
1865          * This code is only reached if isnew is TRUE and this is not a
1866          * terminal PV.  We need to allocate a vm_page for the page table
1867          * at this level and enter it into the parent page table.
1868          *
1869          * page table pages are marked PG_WRITEABLE and PG_MAPPED.
1870          */
1871         for (;;) {
1872                 m = vm_page_alloc(NULL, pv->pv_pindex,
1873                                   VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM |
1874                                   VM_ALLOC_INTERRUPT);
1875                 if (m)
1876                         break;
1877                 vm_wait(0);
1878         }
1879         vm_page_spin_lock(m);
1880         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1881         pv->pv_m = m;
1882         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1883         vm_page_spin_unlock(m);
1884         vm_page_unmanage(m);    /* m must be spinunlocked */
1885
1886         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1887                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1888         }
1889 #ifdef PMAP_DEBUG
1890         else {
1891                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1892         }
1893 #endif
1894         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1895         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1896         vm_page_wire(m);        /* wire for mapping in parent */
1897
1898         /*
1899          * Wire the page into pvp, bump the wire-count for pvp's page table
1900          * page.  Bump the resident_count for the pmap.  There is no pvp
1901          * for the top level, address the pm_pml4[] array directly.
1902          *
1903          * If the caller wants the parent we return it, otherwise
1904          * we just put it away.
1905          *
1906          * No interlock is needed for pte 0 -> non-zero.
1907          *
1908          * In the situation where *ptep is valid we might have an unmanaged
1909          * page table page shared from another page table which we need to
1910          * unshare before installing our private page table page.
1911          */
1912         if (pvp) {
1913                 ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex);
1914                 if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
1915                         pt_entry_t pte;
1916                         pmap_inval_info info;
1917
1918                         if (ispt == 0) {
1919                                 panic("pmap_allocpte: unexpected pte %p/%d",
1920                                       pvp, (int)ptepindex);
1921                         }
1922                         pmap_inval_init(&info);
1923                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
1924                         pte = pte_load_clear(ptep);
1925                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1926                         pmap_inval_done(&info);
1927                         if (vm_page_unwire_quick(
1928                                         PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME))) {
1929                                 panic("pmap_allocpte: shared pgtable "
1930                                       "pg bad wirecount");
1931                         }
1932                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1933                 } else {
1934                         vm_page_wire_quick(pvp->pv_m);
1935                 }
1936                 *ptep = VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
1937                     (pmap->pmap_bits[PG_U_IDX] |
1938                     pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
1939                     pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
1940                     pmap->pmap_bits[PG_A_IDX] |
1941                     pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]);
1942         }
1943         vm_page_wakeup(m);
1944 notnew:
1945         if (pvpp)
1946                 *pvpp = pvp;
1947         else if (pvp)
1948                 pv_put(pvp);
1949         return (pv);
1950 }
1951
1952 /*
1953  * This version of pmap_allocpte() checks for possible segment optimizations
1954  * that would allow page-table sharing.  It can be called for terminal
1955  * page or page table page ptepindex's.
1956  *
1957  * The function is called with page table page ptepindex's for fictitious
1958  * and unmanaged terminal pages.  That is, we don't want to allocate a
1959  * terminal pv, we just want the pt_pv.  pvpp is usually passed as NULL
1960  * for this case.
1961  *
1962  * This function can return a pv and *pvpp associated with the passed in pmap
1963  * OR a pv and *pvpp associated with the shared pmap.  In the latter case
1964  * an unmanaged page table page will be entered into the pass in pmap.
1965  */
1966 static
1967 pv_entry_t
1968 pmap_allocpte_seg(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex, pv_entry_t *pvpp,
1969                   vm_map_entry_t entry, vm_offset_t va)
1970 {
1971         struct pmap_inval_info info;
1972         vm_object_t object;
1973         pmap_t obpmap;
1974         pmap_t *obpmapp;
1975         vm_offset_t b;
1976         pv_entry_t pte_pv;      /* in original or shared pmap */
1977         pv_entry_t pt_pv;       /* in original or shared pmap */
1978         pv_entry_t proc_pd_pv;  /* in original pmap */
1979         pv_entry_t proc_pt_pv;  /* in original pmap */
1980         pv_entry_t xpv;         /* PT in shared pmap */
1981         pd_entry_t *pt;         /* PT entry in PD of original pmap */
1982         pd_entry_t opte;        /* contents of *pt */
1983         pd_entry_t npte;        /* contents of *pt */
1984         vm_page_t m;
1985
1986 retry:
1987         /*
1988          * Basic tests, require a non-NULL vm_map_entry, require proper
1989          * alignment and type for the vm_map_entry, require that the
1990          * underlying object already be allocated.
1991          *
1992          * We currently allow any type of object to use this optimization.
1993          * The object itself does NOT have to be sized to a multiple of the
1994          * segment size, but the memory mapping does.
1995          *
1996          * XXX don't handle devices currently, because VM_PAGE_TO_PHYS()
1997          *     won't work as expected.
1998          */
1999         if (entry == NULL ||
2000             pmap_mmu_optimize == 0 ||                   /* not enabled */
2001             ptepindex >= pmap_pd_pindex(0) ||           /* not terminal */
2002             entry->inheritance != VM_INHERIT_SHARE ||   /* not shared */
2003             entry->maptype != VM_MAPTYPE_NORMAL ||      /* weird map type */
2004             entry->object.vm_object == NULL ||          /* needs VM object */
2005             entry->object.vm_object->type == OBJT_DEVICE ||     /* ick */
2006             entry->object.vm_object->type == OBJT_MGTDEVICE ||  /* ick */
2007             (entry->offset & SEG_MASK) ||               /* must be aligned */
2008             (entry->start & SEG_MASK)) {
2009                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
2010         }
2011
2012         /*
2013          * Make sure the full segment can be represented.
2014          */
2015         b = va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK;
2016         if (b < entry->start && b + SEG_SIZE > entry->end)
2017                 return(pmap_allocpte(pmap, ptepindex, pvpp));
2018
2019         /*
2020          * If the full segment can be represented dive the VM object's
2021          * shared pmap, allocating as required.
2022          */
2023         object = entry->object.vm_object;
2024
2025         if (entry->protection & VM_PROT_WRITE)
2026                 obpmapp = &object->md.pmap_rw;
2027         else
2028                 obpmapp = &object->md.pmap_ro;
2029
2030         /*
2031          * We allocate what appears to be a normal pmap but because portions
2032          * of this pmap are shared with other unrelated pmaps we have to
2033          * set pm_active to point to all cpus.
2034          *
2035          * XXX Currently using pmap_spin to interlock the update, can't use
2036          *     vm_object_hold/drop because the token might already be held
2037          *     shared OR exclusive and we don't know.
2038          */
2039         while ((obpmap = *obpmapp) == NULL) {
2040                 obpmap = kmalloc(sizeof(*obpmap), M_OBJPMAP, M_WAITOK|M_ZERO);
2041                 pmap_pinit_simple(obpmap);
2042                 pmap_pinit2(obpmap);
2043                 spin_lock(&pmap_spin);
2044                 if (*obpmapp != NULL) {
2045                         /*
2046                          * Handle race
2047                          */
2048                         spin_unlock(&pmap_spin);
2049                         pmap_release(obpmap);
2050                         pmap_puninit(obpmap);
2051                         kfree(obpmap, M_OBJPMAP);
2052                 } else {
2053                         obpmap->pm_active = smp_active_mask;
2054                         *obpmapp = obpmap;
2055                         spin_unlock(&pmap_spin);
2056                 }
2057         }
2058
2059         /*
2060          * Layering is: PTE, PT, PD, PDP, PML4.  We have to return the
2061          * pte/pt using the shared pmap from the object but also adjust
2062          * the process pmap's page table page as a side effect.
2063          */
2064
2065         /*
2066          * Resolve the terminal PTE and PT in the shared pmap.  This is what
2067          * we will return.  This is true if ptepindex represents a terminal
2068          * page, otherwise pte_pv is actually the PT and pt_pv is actually
2069          * the PD.
2070          */
2071         pt_pv = NULL;
2072         pte_pv = pmap_allocpte(obpmap, ptepindex, &pt_pv);
2073         if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0))
2074                 xpv = pte_pv;
2075         else
2076                 xpv = pt_pv;
2077
2078         /*
2079          * Resolve the PD in the process pmap so we can properly share the
2080          * page table page.  Lock order is bottom-up (leaf first)!
2081          *
2082          * NOTE: proc_pt_pv can be NULL.
2083          */
2084         proc_pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(b));
2085         proc_pd_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pd_pindex(b), NULL);
2086
2087         /*
2088          * xpv is the page table page pv from the shared object
2089          * (for convenience).
2090          *
2091          * Calculate the pte value for the PT to load into the process PD.
2092          * If we have to change it we must properly dispose of the previous
2093          * entry.
2094          */
2095         pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
2096         npte = VM_PAGE_TO_PHYS(xpv->pv_m) |
2097             (pmap->pmap_bits[PG_U_IDX] |
2098             pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2099             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] |
2100             pmap->pmap_bits[PG_A_IDX] |
2101             pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]);
2102
2103         /*
2104          * Dispose of previous page table page if it was local to the
2105          * process pmap.  If the old pt is not empty we cannot dispose of it
2106          * until we clean it out.  This case should not arise very often so
2107          * it is not optimized.
2108          */
2109         if (proc_pt_pv) {
2110                 if (proc_pt_pv->pv_m->wire_count != 1) {
2111                         pv_put(proc_pd_pv);
2112                         pv_put(proc_pt_pv);
2113                         pv_put(pt_pv);
2114                         pv_put(pte_pv);
2115                         pmap_remove(pmap,
2116                                     va & ~(vm_offset_t)SEG_MASK,
2117                                     (va + SEG_SIZE) & ~(vm_offset_t)SEG_MASK);
2118                         goto retry;
2119                 }
2120                 pmap_release_pv(proc_pt_pv, proc_pd_pv);
2121                 proc_pt_pv = NULL;
2122                 /* relookup */
2123                 pt = pv_pte_lookup(proc_pd_pv, pmap_pt_index(b));
2124         }
2125
2126         /*
2127          * Handle remaining cases.
2128          */
2129         if (*pt == 0) {
2130                 *pt = npte;
2131                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);
2132                 vm_page_wire_quick(proc_pd_pv->pv_m);
2133                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2134         } else if (*pt != npte) {
2135                 pmap_inval_init(&info);
2136                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, (vm_offset_t)-1);
2137
2138                 opte = pte_load_clear(pt);
2139                 KKASSERT(opte && opte != npte);
2140
2141                 *pt = npte;
2142                 vm_page_wire_quick(xpv->pv_m);  /* pgtable pg that is npte */
2143
2144                 /*
2145                  * Clean up opte, bump the wire_count for the process
2146                  * PD page representing the new entry if it was
2147                  * previously empty.
2148                  *
2149                  * If the entry was not previously empty and we have
2150                  * a PT in the proc pmap then opte must match that
2151                  * pt.  The proc pt must be retired (this is done
2152                  * later on in this procedure).
2153                  *
2154                  * NOTE: replacing valid pte, wire_count on proc_pd_pv
2155                  * stays the same.
2156                  */
2157                 KKASSERT(opte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]);
2158                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(opte & PG_FRAME);
2159                 if (vm_page_unwire_quick(m)) {
2160                         panic("pmap_allocpte_seg: "
2161                               "bad wire count %p",
2162                               m);
2163                 }
2164
2165                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2166                 pmap_inval_done(&info);
2167         }
2168
2169         /*
2170          * The existing process page table was replaced and must be destroyed
2171          * here.
2172          */
2173         if (proc_pd_pv)
2174                 pv_put(proc_pd_pv);
2175         if (pvpp)
2176                 *pvpp = pt_pv;
2177         else
2178                 pv_put(pt_pv);
2179
2180         return (pte_pv);
2181 }
2182
2183 /*
2184  * Release any resources held by the given physical map.
2185  *
2186  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.  Should
2187  * only be called if the map contains no valid mappings.
2188  *
2189  * Caller must hold pmap->pm_token
2190  */
2191 struct pmap_release_info {
2192         pmap_t  pmap;
2193         int     retry;
2194 };
2195
2196 static int pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data);
2197
2198 void
2199 pmap_release(struct pmap *pmap)
2200 {
2201         struct pmap_release_info info;
2202
2203         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
2204                 ("pmap still active! %016jx", (uintmax_t)pmap->pm_active));
2205
2206         spin_lock(&pmap_spin);
2207         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
2208         spin_unlock(&pmap_spin);
2209
2210         /*
2211          * Pull pv's off the RB tree in order from low to high and release
2212          * each page.
2213          */
2214         info.pmap = pmap;
2215         do {
2216                 info.retry = 0;
2217                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2218                 RB_SCAN(pv_entry_rb_tree, &pmap->pm_pvroot, NULL,
2219                         pmap_release_callback, &info);
2220                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2221         } while (info.retry);
2222
2223
2224         /*
2225          * One resident page (the pml4 page) should remain.
2226          * No wired pages should remain.
2227          */
2228         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count ==
2229                  ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) ? 0 : 1));
2230
2231         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count == 0);
2232 }
2233
2234 static int
2235 pmap_release_callback(pv_entry_t pv, void *data)
2236 {
2237         struct pmap_release_info *info = data;
2238         pmap_t pmap = info->pmap;
2239         int r;
2240
2241         if (pv_hold_try(pv)) {
2242                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2243         } else {
2244                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2245                 pv_lock(pv);
2246                 if (pv->pv_pmap != pmap) {
2247                         pv_put(pv);
2248                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2249                         info->retry = 1;
2250                         return(-1);
2251                 }
2252         }
2253         r = pmap_release_pv(pv, NULL);
2254         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2255         return(r);
2256 }
2257
2258 /*
2259  * Called with held (i.e. also locked) pv.  This function will dispose of
2260  * the lock along with the pv.
2261  *
2262  * If the caller already holds the locked parent page table for pv it
2263  * must pass it as pvp, allowing us to avoid a deadlock, else it can
2264  * pass NULL for pvp.
2265  */
2266 static int
2267 pmap_release_pv(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp)
2268 {
2269         vm_page_t p;
2270
2271         /*
2272          * The pmap is currently not spinlocked, pv is held+locked.
2273          * Remove the pv's page from its parent's page table.  The
2274          * parent's page table page's wire_count will be decremented.
2275          */
2276         pmap_remove_pv_pte(pv, pvp, NULL);
2277
2278         /*
2279          * Terminal pvs are unhooked from their vm_pages.  Because
2280          * terminal pages aren't page table pages they aren't wired
2281          * by us, so we have to be sure not to unwire them either.
2282          */
2283         if (pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0)) {
2284                 pmap_remove_pv_page(pv);
2285                 goto skip;
2286         }
2287
2288         /*
2289          * We leave the top-level page table page cached, wired, and
2290          * mapped in the pmap until the dtor function (pmap_puninit())
2291          * gets called.
2292          *
2293          * Since we are leaving the top-level pv intact we need
2294          * to break out of what would otherwise be an infinite loop.
2295          */
2296         if (pv->pv_pindex == pmap_pml4_pindex()) {
2297                 pv_put(pv);
2298                 return(-1);
2299         }
2300
2301         /*
2302          * For page table pages (other than the top-level page),
2303          * remove and free the vm_page.  The representitive mapping
2304          * removed above by pmap_remove_pv_pte() did not undo the
2305          * last wire_count so we have to do that as well.
2306          */
2307         p = pmap_remove_pv_page(pv);
2308         vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pmaprl");
2309         if (p->wire_count != 1) {
2310                 kprintf("p->wire_count was %016lx %d\n",
2311                         pv->pv_pindex, p->wire_count);
2312         }
2313         KKASSERT(p->wire_count == 1);
2314         KKASSERT(p->flags & PG_UNMANAGED);
2315
2316         vm_page_unwire(p, 0);
2317         KKASSERT(p->wire_count == 0);
2318
2319         /*
2320          * Theoretically this page, if not the pml4 page, should contain
2321          * all-zeros.  But its just too dangerous to mark it PG_ZERO.  Free
2322          * normally.
2323          */
2324         vm_page_free(p);
2325 skip:
2326         pv_free(pv);
2327         return 0;
2328 }
2329
2330 /*
2331  * This function will remove the pte associated with a pv from its parent.
2332  * Terminal pv's are supported.  The removal will be interlocked if info
2333  * is non-NULL.  The caller must dispose of pv instead of just unlocking
2334  * it.
2335  *
2336  * The wire count will be dropped on the parent page table.  The wire
2337  * count on the page being removed (pv->pv_m) from the parent page table
2338  * is NOT touched.  Note that terminal pages will not have any additional
2339  * wire counts while page table pages will have at least one representing
2340  * the mapping, plus others representing sub-mappings.
2341  *
2342  * NOTE: Cannot be called on kernel page table pages, only KVM terminal
2343  *       pages and user page table and terminal pages.
2344  *
2345  * The pv must be locked.
2346  *
2347  * XXX must lock parent pv's if they exist to remove pte XXX
2348  */
2349 static
2350 void
2351 pmap_remove_pv_pte(pv_entry_t pv, pv_entry_t pvp, struct pmap_inval_info *info)
2352 {
2353         vm_pindex_t ptepindex = pv->pv_pindex;
2354         pmap_t pmap = pv->pv_pmap;
2355         vm_page_t p;
2356         int gotpvp = 0;
2357
2358         KKASSERT(pmap);
2359
2360         if (ptepindex == pmap_pml4_pindex()) {
2361                 /*
2362                  * We are the top level pml4 table, there is no parent.
2363                  */
2364                 p = pmap->pm_pmlpv->pv_m;
2365         } else if (ptepindex >= pmap_pdp_pindex(0)) {
2366                 /*
2367                  * Remove a PDP page from the pml4e.  This can only occur
2368                  * with user page tables.  We do not have to lock the
2369                  * pml4 PV so just ignore pvp.
2370                  */
2371                 vm_pindex_t pml4_pindex;
2372                 vm_pindex_t pdp_index;
2373                 pml4_entry_t *pdp;
2374
2375                 pdp_index = ptepindex - pmap_pdp_pindex(0);
2376                 if (pvp == NULL) {
2377                         pml4_pindex = pmap_pml4_pindex();
2378                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pml4_pindex);
2379                         KKASSERT(pvp);
2380                         gotpvp = 1;
2381                 }
2382                 pdp = &pmap->pm_pml4[pdp_index & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1)];
2383                 KKASSERT((*pdp & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0);
2384                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
2385                 *pdp = 0;
2386                 KKASSERT(info == NULL);
2387         } else if (ptepindex >= pmap_pd_pindex(0)) {
2388                 /*
2389                  * Remove a PD page from the pdp
2390                  *
2391                  * SIMPLE PMAP NOTE: Non-existant pvp's are ok in the case
2392                  *                   of a simple pmap because it stops at
2393                  *                   the PD page.
2394                  */
2395                 vm_pindex_t pdp_pindex;
2396                 vm_pindex_t pd_index;
2397                 pdp_entry_t *pd;
2398
2399                 pd_index = ptepindex - pmap_pd_pindex(0);
2400
2401                 if (pvp == NULL) {
2402                         pdp_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL + NUPD_TOTAL +
2403                                      (pd_index >> NPML4EPGSHIFT);
2404                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pdp_pindex);
2405                         if (pvp)
2406                                 gotpvp = 1;
2407                 }
2408                 if (pvp) {
2409                         pd = pv_pte_lookup(pvp, pd_index &
2410                                                 ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2411                         KKASSERT((*pd & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0);
2412                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pd & PG_FRAME);
2413                         *pd = 0;
2414                 } else {
2415                         KKASSERT(pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE);
2416                         p = pv->pv_m;           /* degenerate test later */
2417                 }
2418                 KKASSERT(info == NULL);
2419         } else if (ptepindex >= pmap_pt_pindex(0)) {
2420                 /*
2421                  *  Remove a PT page from the pd
2422                  */
2423                 vm_pindex_t pd_pindex;
2424                 vm_pindex_t pt_index;
2425                 pd_entry_t *pt;
2426
2427                 pt_index = ptepindex - pmap_pt_pindex(0);
2428
2429                 if (pvp == NULL) {
2430                         pd_pindex = NUPTE_TOTAL + NUPT_TOTAL +
2431                                     (pt_index >> NPDPEPGSHIFT);
2432                         pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pd_pindex);
2433                         KKASSERT(pvp);
2434                         gotpvp = 1;
2435                 }
2436                 pt = pv_pte_lookup(pvp, pt_index & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2437                 KKASSERT((*pt & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0);
2438                 p = PHYS_TO_VM_PAGE(*pt & PG_FRAME);
2439                 *pt = 0;
2440                 KKASSERT(info == NULL);
2441         } else {
2442                 /*
2443                  * Remove a PTE from the PT page
2444                  *
2445                  * NOTE: pv's must be locked bottom-up to avoid deadlocking.
2446                  *       pv is a pte_pv so we can safely lock pt_pv.
2447                  *
2448                  * NOTE: FICTITIOUS pages may have multiple physical mappings
2449                  *       so PHYS_TO_VM_PAGE() will not necessarily work for
2450                  *       terminal ptes.
2451                  */
2452                 vm_pindex_t pt_pindex;
2453                 pt_entry_t *ptep;
2454                 pt_entry_t pte;
2455                 vm_offset_t va;
2456
2457                 pt_pindex = ptepindex >> NPTEPGSHIFT;
2458                 va = (vm_offset_t)ptepindex << PAGE_SHIFT;
2459
2460                 if (ptepindex >= NUPTE_USER) {
2461                         ptep = vtopte(ptepindex << PAGE_SHIFT);
2462                         KKASSERT(pvp == NULL);
2463                 } else {
2464                         if (pvp == NULL) {
2465                                 pt_pindex = NUPTE_TOTAL +
2466                                             (ptepindex >> NPDPEPGSHIFT);
2467                                 pvp = pv_get(pv->pv_pmap, pt_pindex);
2468                                 KKASSERT(pvp);
2469                                 gotpvp = 1;
2470                         }
2471                         ptep = pv_pte_lookup(pvp, ptepindex &
2472                                                   ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
2473                 }
2474
2475                 if (info)
2476                         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2477                 pte = pte_load_clear(ptep);
2478                 if (info)
2479                         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2480                 else
2481                         cpu_invlpg((void *)va);
2482
2483                 /*
2484                  * Now update the vm_page_t
2485                  */
2486                 if ((pte & (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) !=
2487                     (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]|pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) {
2488                         kprintf("remove_pte badpte %016lx %016lx %d\n",
2489                                 pte, pv->pv_pindex,
2490                                 pv->pv_pindex < pmap_pt_pindex(0));
2491                 }
2492                 /* PHYS_TO_VM_PAGE() will not work for FICTITIOUS pages */
2493                 /*KKASSERT((pte & (PG_MANAGED|PG_V)) == (PG_MANAGED|PG_V));*/
2494                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX])
2495                         p = pv->pv_m;
2496                 else
2497                         p = PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME);
2498                 /* p = pv->pv_m; */
2499
2500                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]) {
2501                         if (pmap_track_modified(ptepindex))
2502                                 vm_page_dirty(p);
2503                 }
2504                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]) {
2505                         vm_page_flag_set(p, PG_REFERENCED);
2506                 }
2507                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX])
2508                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2509                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_G_IDX])
2510                         cpu_invlpg((void *)va);
2511         }
2512
2513         /*
2514          * Unwire the parent page table page.  The wire_count cannot go below
2515          * 1 here because the parent page table page is itself still mapped.
2516          *
2517          * XXX remove the assertions later.
2518          */
2519         KKASSERT(pv->pv_m == p);
2520         if (pvp && vm_page_unwire_quick(pvp->pv_m))
2521                 panic("pmap_remove_pv_pte: Insufficient wire_count");
2522
2523         if (gotpvp)
2524                 pv_put(pvp);
2525 }
2526
2527 static
2528 vm_page_t
2529 pmap_remove_pv_page(pv_entry_t pv)
2530 {
2531         vm_page_t m;
2532
2533         m = pv->pv_m;
2534         KKASSERT(m);
2535         vm_page_spin_lock(m);
2536         pv->pv_m = NULL;
2537         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2538         /*
2539         if (m->object)
2540                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2541         */
2542         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2543                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2544         vm_page_spin_unlock(m);
2545         return(m);
2546 }
2547
2548 /*
2549  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
2550  *
2551  * This routine is always called to validate any address space
2552  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
2553  * space below KERNBASE.
2554  */
2555 void
2556 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
2557 {
2558         vm_paddr_t paddr;
2559         vm_offset_t ptppaddr;
2560         vm_page_t nkpg;
2561         pd_entry_t *pt, newpt;
2562         pdp_entry_t newpd;
2563         int update_kernel_vm_end;
2564
2565         /*
2566          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
2567          */
2568         if (kernel_vm_end == 0) {
2569                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
2570                 nkpt = 0;
2571                 while ((*pmap_pt(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0) {
2572                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2573                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2574                         nkpt++;
2575                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2576                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
2577                                 break;
2578                         }
2579                 }
2580         }
2581
2582         /*
2583          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
2584          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
2585          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
2586          */
2587         if (kstart < KERNBASE) {
2588                 if (kstart > kernel_vm_end)
2589                         kstart = kernel_vm_end;
2590                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
2591                 update_kernel_vm_end = 1;
2592         } else {
2593                 update_kernel_vm_end = 0;
2594         }
2595
2596         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2597         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
2598
2599         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
2600                 kend = kernel_map.max_offset;
2601
2602         while (kstart < kend) {
2603                 pt = pmap_pt(&kernel_pmap, kstart);
2604                 if (pt == NULL) {
2605                         /* We need a new PDP entry */
2606                         nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2607                                              VM_ALLOC_NORMAL |
2608                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
2609                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
2610                         if (nkpg == NULL) {
2611                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
2612                                       "kernel");
2613                         }
2614                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2615                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
2616                                 pmap_zero_page(paddr);
2617                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2618                         newpd = (pdp_entry_t)
2619                             (paddr |
2620                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
2621                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2622                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_A_IDX] |
2623                             kernel_pmap.pmap_bits[PG_M_IDX]);
2624                         *pmap_pd(&kernel_pmap, kstart) = newpd;
2625                         nkpt++;
2626                         continue; /* try again */
2627                 }
2628                 if ((*pt & kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX]) != 0) {
2629                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2630                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2631                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2632                                 kstart = kernel_map.max_offset;
2633                                 break;
2634                         }
2635                         continue;
2636                 }
2637
2638                 /*
2639                  * This index is bogus, but out of the way
2640                  */
2641                 nkpg = vm_page_alloc(NULL, nkpt,
2642                                      VM_ALLOC_NORMAL |
2643                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
2644                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
2645                 if (nkpg == NULL)
2646                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
2647
2648                 vm_page_wire(nkpg);
2649                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
2650                 pmap_zero_page(ptppaddr);
2651                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
2652                 newpt = (pd_entry_t) (ptppaddr |
2653                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
2654                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
2655                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_A_IDX] |
2656                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_M_IDX]);
2657                 *pmap_pt(&kernel_pmap, kstart) = newpt;
2658                 nkpt++;
2659
2660                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
2661                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
2662
2663                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
2664                         kstart = kernel_map.max_offset;
2665                         break;
2666                 }
2667         }
2668
2669         /*
2670          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
2671          */
2672         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
2673                 kernel_vm_end = kstart;
2674 }
2675
2676 /*
2677  *      Add a reference to the specified pmap.
2678  */
2679 void
2680 pmap_reference(pmap_t pmap)
2681 {
2682         if (pmap != NULL) {
2683                 lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
2684                 ++pmap->pm_count;
2685                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
2686         }
2687 }
2688
2689 /***************************************************
2690  * page management routines.
2691  ***************************************************/
2692
2693 /*
2694  * Hold a pv without locking it
2695  */
2696 static void
2697 pv_hold(pv_entry_t pv)
2698 {
2699         u_int count;
2700
2701         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, 1))
2702                 return;
2703
2704         for (;;) {
2705                 count = pv->pv_hold;
2706                 cpu_ccfence();
2707                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2708                         return;
2709                 /* retry */
2710         }
2711 }
2712
2713 /*
2714  * Hold a pv_entry, preventing its destruction.  TRUE is returned if the pv
2715  * was successfully locked, FALSE if it wasn't.  The caller must dispose of
2716  * the pv properly.
2717  *
2718  * Either the pmap->pm_spin or the related vm_page_spin (if traversing a
2719  * pv list via its page) must be held by the caller.
2720  */
2721 static int
2722 _pv_hold_try(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2723 {
2724         u_int count;
2725
2726         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 0, PV_HOLD_LOCKED | 1)) {
2727 #ifdef PMAP_DEBUG
2728                 pv->pv_func = func;
2729                 pv->pv_line = lineno;
2730 #endif
2731                 return TRUE;
2732         }
2733
2734         for (;;) {
2735                 count = pv->pv_hold;
2736                 cpu_ccfence();
2737                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2738                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2739                                               (count + 1) | PV_HOLD_LOCKED)) {
2740 #ifdef PMAP_DEBUG
2741                                 pv->pv_func = func;
2742                                 pv->pv_line = lineno;
2743 #endif
2744                                 return TRUE;
2745                         }
2746                 } else {
2747                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count + 1))
2748                                 return FALSE;
2749                 }
2750                 /* retry */
2751         }
2752 }
2753
2754 /*
2755  * Drop a previously held pv_entry which could not be locked, allowing its
2756  * destruction.
2757  *
2758  * Must not be called with a spinlock held as we might zfree() the pv if it
2759  * is no longer associated with a pmap and this was the last hold count.
2760  */
2761 static void
2762 pv_drop(pv_entry_t pv)
2763 {
2764         u_int count;
2765
2766         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, 1, 0)) {
2767                 if (pv->pv_pmap == NULL)
2768                         zfree(pvzone, pv);
2769                 return;
2770         }
2771
2772         for (;;) {
2773                 count = pv->pv_hold;
2774                 cpu_ccfence();
2775                 KKASSERT((count & PV_HOLD_MASK) > 0);
2776                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_MASK)) !=
2777                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2778                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count, count - 1)) {
2779                         if (count == 1 && pv->pv_pmap == NULL)
2780                                 zfree(pvzone, pv);
2781                         return;
2782                 }
2783                 /* retry */
2784         }
2785 }
2786
2787 /*
2788  * Find or allocate the requested PV entry, returning a locked pv
2789  */
2790 static
2791 pv_entry_t
2792 _pv_alloc(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *isnew PMAP_DEBUG_DECL)
2793 {
2794         pv_entry_t pv;
2795         pv_entry_t pnew = NULL;
2796
2797         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2798         for (;;) {
2799                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2800                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2801                                                         pindex);
2802                 }
2803                 if (pv == NULL) {
2804                         if (pnew == NULL) {
2805                                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2806                                 pnew = zalloc(pvzone);
2807                                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2808                                 continue;
2809                         }
2810                         pnew->pv_pmap = pmap;
2811                         pnew->pv_pindex = pindex;
2812                         pnew->pv_hold = PV_HOLD_LOCKED | 1;
2813 #ifdef PMAP_DEBUG
2814                         pnew->pv_func = func;
2815                         pnew->pv_line = lineno;
2816 #endif
2817                         pv_entry_rb_tree_RB_INSERT(&pmap->pm_pvroot, pnew);
2818                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2819                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2820                         *isnew = 1;
2821                         return(pnew);
2822                 }
2823                 if (pnew) {
2824                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2825                         zfree(pvzone, pnew);
2826                         pnew = NULL;
2827                         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2828                         continue;
2829                 }
2830                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2831                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2832                         *isnew = 0;
2833                         return(pv);
2834                 }
2835                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2836                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2837                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex) {
2838                         *isnew = 0;
2839                         return(pv);
2840                 }
2841                 pv_put(pv);
2842                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2843         }
2844
2845
2846 }
2847
2848 /*
2849  * Find the requested PV entry, returning a locked+held pv or NULL
2850  */
2851 static
2852 pv_entry_t
2853 _pv_get(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex PMAP_DEBUG_DECL)
2854 {
2855         pv_entry_t pv;
2856
2857         spin_lock(&pmap->pm_spin);
2858         for (;;) {
2859                 /*
2860                  * Shortcut cache
2861                  */
2862                 if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex) {
2863                         pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot,
2864                                                         pindex);
2865                 }
2866                 if (pv == NULL) {
2867                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2868                         return NULL;
2869                 }
2870                 if (_pv_hold_try(pv PMAP_DEBUG_COPY)) {
2871                         pv_cache(pv, pindex);
2872                         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2873                         return(pv);
2874                 }
2875                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2876                 _pv_lock(pv PMAP_DEBUG_COPY);
2877                 if (pv->pv_pmap == pmap && pv->pv_pindex == pindex)
2878                         return(pv);
2879                 pv_put(pv);
2880                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
2881         }
2882 }
2883
2884 /*
2885  * Lookup, hold, and attempt to lock (pmap,pindex).
2886  *
2887  * If the entry does not exist NULL is returned and *errorp is set to 0
2888  *
2889  * If the entry exists and could be successfully locked it is returned and
2890  * errorp is set to 0.
2891  *
2892  * If the entry exists but could NOT be successfully locked it is returned
2893  * held and *errorp is set to 1.
2894  */
2895 static
2896 pv_entry_t
2897 pv_get_try(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex, int *errorp)
2898 {
2899         pv_entry_t pv;
2900
2901         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
2902         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2903                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2904         if (pv == NULL) {
2905                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
2906                 *errorp = 0;
2907                 return NULL;
2908         }
2909         if (pv_hold_try(pv)) {
2910                 pv_cache(pv, pindex);
2911                 spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
2912                 *errorp = 0;
2913                 return(pv);     /* lock succeeded */
2914         }
2915         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
2916         *errorp = 1;
2917         return (pv);            /* lock failed */
2918 }
2919
2920 /*
2921  * Find the requested PV entry, returning a held pv or NULL
2922  */
2923 static
2924 pv_entry_t
2925 pv_find(pmap_t pmap, vm_pindex_t pindex)
2926 {
2927         pv_entry_t pv;
2928
2929         spin_lock_shared(&pmap->pm_spin);
2930
2931         if ((pv = pmap->pm_pvhint) == NULL || pv->pv_pindex != pindex)
2932                 pv = pv_entry_rb_tree_RB_LOOKUP(&pmap->pm_pvroot, pindex);
2933         if (pv == NULL) {
2934                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
2935                 return NULL;
2936         }
2937         pv_hold(pv);
2938         pv_cache(pv, pindex);
2939         spin_unlock_shared(&pmap->pm_spin);
2940         return(pv);
2941 }
2942
2943 /*
2944  * Lock a held pv, keeping the hold count
2945  */
2946 static
2947 void
2948 _pv_lock(pv_entry_t pv PMAP_DEBUG_DECL)
2949 {
2950         u_int count;
2951
2952         for (;;) {
2953                 count = pv->pv_hold;
2954                 cpu_ccfence();
2955                 if ((count & PV_HOLD_LOCKED) == 0) {
2956                         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2957                                               count | PV_HOLD_LOCKED)) {
2958 #ifdef PMAP_DEBUG
2959                                 pv->pv_func = func;
2960                                 pv->pv_line = lineno;
2961 #endif
2962                                 return;
2963                         }
2964                         continue;
2965                 }
2966                 tsleep_interlock(pv, 0);
2967                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2968                                       count | PV_HOLD_WAITING)) {
2969 #ifdef PMAP_DEBUG
2970                         kprintf("pv waiting on %s:%d\n",
2971                                         pv->pv_func, pv->pv_line);
2972 #endif
2973                         tsleep(pv, PINTERLOCKED, "pvwait", hz);
2974                 }
2975                 /* retry */
2976         }
2977 }
2978
2979 /*
2980  * Unlock a held and locked pv, keeping the hold count.
2981  */
2982 static
2983 void
2984 pv_unlock(pv_entry_t pv)
2985 {
2986         u_int count;
2987
2988         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 1))
2989                 return;
2990
2991         for (;;) {
2992                 count = pv->pv_hold;
2993                 cpu_ccfence();
2994                 KKASSERT((count & (PV_HOLD_LOCKED|PV_HOLD_MASK)) >=
2995                          (PV_HOLD_LOCKED | 1));
2996                 if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, count,
2997                                       count &
2998                                       ~(PV_HOLD_LOCKED | PV_HOLD_WAITING))) {
2999                         if (count & PV_HOLD_WAITING)
3000                                 wakeup(pv);
3001                         break;
3002                 }
3003         }
3004 }
3005
3006 /*
3007  * Unlock and drop a pv.  If the pv is no longer associated with a pmap
3008  * and the hold count drops to zero we will free it.
3009  *
3010  * Caller should not hold any spin locks.  We are protected from hold races
3011  * by virtue of holds only occuring only with a pmap_spin or vm_page_spin
3012  * lock held.  A pv cannot be located otherwise.
3013  */
3014 static
3015 void
3016 pv_put(pv_entry_t pv)
3017 {
3018         if (atomic_cmpset_int(&pv->pv_hold, PV_HOLD_LOCKED | 1, 0)) {
3019                 if (pv->pv_pmap == NULL)
3020                         zfree(pvzone, pv);
3021                 return;
3022         }
3023         pv_unlock(pv);
3024         pv_drop(pv);
3025 }
3026
3027 /*
3028  * Unlock, drop, and free a pv, destroying it.  The pv is removed from its
3029  * pmap.  Any pte operations must have already been completed.
3030  */
3031 static
3032 void
3033 pv_free(pv_entry_t pv)
3034 {
3035         pmap_t pmap;
3036
3037         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
3038         if ((pmap = pv->pv_pmap) != NULL) {
3039                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
3040                 pv_entry_rb_tree_RB_REMOVE(&pmap->pm_pvroot, pv);
3041                 if (pmap->pm_pvhint == pv)
3042                         pmap->pm_pvhint = NULL;
3043                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3044                 pv->pv_pmap = NULL;
3045                 pv->pv_pindex = 0;
3046                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3047         }
3048         pv_put(pv);
3049 }
3050
3051 /*
3052  * This routine is very drastic, but can save the system
3053  * in a pinch.
3054  */
3055 void
3056 pmap_collect(void)
3057 {
3058         int i;
3059         vm_page_t m;
3060         static int warningdone=0;
3061
3062         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
3063                 return;
3064         pmap_pagedaemon_waken = 0;
3065         if (warningdone < 5) {
3066                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
3067                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
3068                 warningdone++;
3069         }
3070
3071         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
3072                 m = &vm_page_array[i];
3073                 if (m->wire_count || m->hold_count)
3074                         continue;
3075                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
3076                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
3077                                 pmap_remove_all(m);
3078                         }
3079                         vm_page_wakeup(m);
3080                 }
3081         }
3082 }
3083
3084 /*
3085  * Scan the pmap for active page table entries and issue a callback.
3086  * The callback must dispose of pte_pv, whos PTE entry is at *ptep in
3087  * its parent page table.
3088  *
3089  * pte_pv will be NULL if the page or page table is unmanaged.
3090  * pt_pv will point to the page table page containing the pte for the page.
3091  *
3092  * NOTE! If we come across an unmanaged page TABLE (verses an unmanaged page),
3093  *       we pass a NULL pte_pv and we pass a pt_pv pointing to the passed
3094  *       process pmap's PD and page to the callback function.  This can be
3095  *       confusing because the pt_pv is really a pd_pv, and the target page
3096  *       table page is simply aliased by the pmap and not owned by it.
3097  *
3098  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page size.
3099  *
3100  * It is assumed that PD pages and above are managed and thus in the RB tree,
3101  * allowing us to use RB_SCAN from the PD pages down for ranged scans.
3102  */
3103 struct pmap_scan_info {
3104         struct pmap *pmap;
3105         vm_offset_t sva;
3106         vm_offset_t eva;
3107         vm_pindex_t sva_pd_pindex;
3108         vm_pindex_t eva_pd_pindex;
3109         void (*func)(pmap_t, struct pmap_scan_info *,
3110                      pv_entry_t, pv_entry_t, int, vm_offset_t,
3111                      pt_entry_t *, void *);
3112         void *arg;
3113         int doinval;
3114         struct pmap_inval_info inval;
3115 };
3116
3117 static int pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data);
3118 static int pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data);
3119
3120 static void
3121 pmap_scan(struct pmap_scan_info *info)
3122 {
3123         struct pmap *pmap = info->pmap;
3124         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
3125         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
3126         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
3127         pt_entry_t *ptep;
3128         struct pv_entry dummy_pv;
3129
3130         if (pmap == NULL)
3131                 return;
3132
3133         /*
3134          * Hold the token for stability; if the pmap is empty we have nothing
3135          * to do.
3136          */
3137         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
3138 #if 0
3139         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
3140                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
3141                 return;
3142         }
3143 #endif
3144
3145         pmap_inval_init(&info->inval);
3146
3147         /*
3148          * Special handling for scanning one page, which is a very common
3149          * operation (it is?).
3150          *
3151          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4
3152          */
3153         if (info->sva + PAGE_SIZE == info->eva) {
3154                 if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3155                         /*
3156                          * Kernel mappings do not track wire counts on
3157                          * page table pages and only maintain pd_pv and
3158                          * pte_pv levels so pmap_scan() works.
3159                          */
3160                         pt_pv = NULL;
3161                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
3162                         ptep = vtopte(info->sva);
3163                 } else {
3164                         /*
3165                          * User pages which are unmanaged will not have a
3166                          * pte_pv.  User page table pages which are unmanaged
3167                          * (shared from elsewhere) will also not have a pt_pv.
3168                          * The func() callback will pass both pte_pv and pt_pv
3169                          * as NULL in that case.
3170                          */
3171                         pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(info->sva));
3172                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(info->sva));
3173                         if (pt_pv == NULL) {
3174                                 KKASSERT(pte_pv == NULL);
3175                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(info->sva));
3176                                 if (pd_pv) {
3177                                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv,
3178                                                     pmap_pt_index(info->sva));
3179                                         if (*ptep) {
3180                                                 info->func(pmap, info,
3181                                                      NULL, pd_pv, 1,
3182                                                      info->sva, ptep,
3183                                                      info->arg);
3184                                         }
3185                                         pv_put(pd_pv);
3186                                 }
3187                                 goto fast_skip;
3188                         }
3189                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(info->sva));
3190                 }
3191                 if (*ptep == 0) {
3192                         /*
3193                          * Unlike the pv_find() case below we actually
3194                          * acquired a locked pv in this case so any
3195                          * race should have been resolved.  It is expected
3196                          * to not exist.
3197                          */
3198                         KKASSERT(pte_pv == NULL);
3199                 } else if (pte_pv) {
3200                         KASSERT((*ptep & (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) ==
3201                             (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]),
3202                             ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv %p",
3203                             *ptep, info->sva, pte_pv));
3204                         info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
3205                                    info->sva, ptep, info->arg);
3206                 } else {
3207                         KASSERT((*ptep & (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) ==
3208                             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX],
3209                             ("bad *ptep %016lx sva %016lx pte_pv NULL",
3210                             *ptep, info->sva));
3211                         info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
3212                             info->sva, ptep, info->arg);
3213                 }
3214                 if (pt_pv)
3215                         pv_put(pt_pv);
3216 fast_skip:
3217                 pmap_inval_done(&info->inval);
3218                 lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
3219                 return;
3220         }
3221
3222         /*
3223          * Nominal scan case, RB_SCAN() for PD pages and iterate from
3224          * there.
3225          */
3226         info->sva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->sva);
3227         info->eva_pd_pindex = pmap_pd_pindex(info->eva + NBPDP - 1);
3228
3229         if (info->sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3230                 /*
3231                  * The kernel does not currently maintain any pv_entry's for
3232                  * higher-level page tables.
3233                  */
3234                 bzero(&dummy_pv, sizeof(dummy_pv));
3235                 dummy_pv.pv_pindex = info->sva_pd_pindex;
3236                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
3237                 while (dummy_pv.pv_pindex < info->eva_pd_pindex) {
3238                         pmap_scan_callback(&dummy_pv, info);
3239                         ++dummy_pv.pv_pindex;
3240                 }
3241                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3242         } else {
3243                 /*
3244                  * User page tables maintain local PML4, PDP, and PD
3245                  * pv_entry's at the very least.  PT pv's might be
3246                  * unmanaged and thus not exist.  PTE pv's might be
3247                  * unmanaged and thus not exist.
3248                  */
3249                 spin_lock(&pmap->pm_spin);
3250                 pv_entry_rb_tree_RB_SCAN(&pmap->pm_pvroot,
3251                         pmap_scan_cmp, pmap_scan_callback, info);
3252                 spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3253         }
3254         pmap_inval_done(&info->inval);
3255         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
3256 }
3257
3258 /*
3259  * WARNING! pmap->pm_spin held
3260  */
3261 static int
3262 pmap_scan_cmp(pv_entry_t pv, void *data)
3263 {
3264         struct pmap_scan_info *info = data;
3265         if (pv->pv_pindex < info->sva_pd_pindex)
3266                 return(-1);
3267         if (pv->pv_pindex >= info->eva_pd_pindex)
3268                 return(1);
3269         return(0);
3270 }
3271
3272 /*
3273  * WARNING! pmap->pm_spin held
3274  */
3275 static int
3276 pmap_scan_callback(pv_entry_t pv, void *data)
3277 {
3278         struct pmap_scan_info *info = data;
3279         struct pmap *pmap = info->pmap;
3280         pv_entry_t pd_pv;       /* A page directory PV */
3281         pv_entry_t pt_pv;       /* A page table PV */
3282         pv_entry_t pte_pv;      /* A page table entry PV */
3283         pt_entry_t *ptep;
3284         vm_offset_t sva;
3285         vm_offset_t eva;
3286         vm_offset_t va_next;
3287         vm_pindex_t pd_pindex;
3288         int error;
3289
3290         /*
3291          * Pull the PD pindex from the pv before releasing the spinlock.
3292          *
3293          * WARNING: pv is faked for kernel pmap scans.
3294          */
3295         pd_pindex = pv->pv_pindex;
3296         spin_unlock(&pmap->pm_spin);
3297         pv = NULL;      /* invalid after spinlock unlocked */
3298
3299         /*
3300          * Calculate the page range within the PD.  SIMPLE pmaps are
3301          * direct-mapped for the entire 2^64 address space.  Normal pmaps
3302          * reflect the user and kernel address space which requires
3303          * cannonicalization w/regards to converting pd_pindex's back
3304          * into addresses.
3305          */
3306         sva = (pd_pindex - NUPTE_TOTAL - NUPT_TOTAL) << PDPSHIFT;
3307         if ((pmap->pm_flags & PMAP_FLAG_SIMPLE) == 0 &&
3308             (sva & PML4_SIGNMASK)) {
3309                 sva |= PML4_SIGNMASK;
3310         }
3311         eva = sva + NBPDP;      /* can overflow */
3312         if (sva < info->sva)
3313                 sva = info->sva;
3314         if (eva < info->sva || eva > info->eva)
3315                 eva = info->eva;
3316
3317         /*
3318          * NOTE: kernel mappings do not track page table pages, only
3319          *       terminal pages.
3320          *
3321          * NOTE: Locks must be ordered bottom-up. pte,pt,pd,pdp,pml4.
3322          *       However, for the scan to be efficient we try to
3323          *       cache items top-down.
3324          */
3325         pd_pv = NULL;
3326         pt_pv = NULL;
3327
3328         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3329                 if (sva >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3330                         if (pt_pv) {
3331                                 pv_put(pt_pv);
3332                                 pt_pv = NULL;
3333                         }
3334                         goto kernel_skip;
3335                 }
3336
3337                 /*
3338                  * PD cache (degenerate case if we skip).  It is possible
3339                  * for the PD to not exist due to races.  This is ok.
3340                  */
3341                 if (pd_pv == NULL) {
3342                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3343                 } else if (pd_pv->pv_pindex != pmap_pd_pindex(sva)) {
3344                         pv_put(pd_pv);
3345                         pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3346                 }
3347                 if (pd_pv == NULL) {
3348                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3349                         if (va_next < sva)
3350                                 va_next = eva;
3351                         continue;
3352                 }
3353
3354                 /*
3355                  * PT cache
3356                  */
3357                 if (pt_pv == NULL) {
3358                         if (pd_pv) {
3359                                 pv_put(pd_pv);
3360                                 pd_pv = NULL;
3361                         }
3362                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3363                 } else if (pt_pv->pv_pindex != pmap_pt_pindex(sva)) {
3364                         if (pd_pv) {
3365                                 pv_put(pd_pv);
3366                                 pd_pv = NULL;
3367                         }
3368                         pv_put(pt_pv);
3369                         pt_pv = pv_get(pmap, pmap_pt_pindex(sva));
3370                 }
3371
3372                 /*
3373                  * If pt_pv is NULL we either have an shared page table
3374                  * page and must issue a callback specific to that case,
3375                  * or there is no page table page.
3376                  *
3377                  * Either way we can skip the page table page.
3378                  */
3379                 if (pt_pv == NULL) {
3380                         /*
3381                          * Possible unmanaged (shared from another pmap)
3382                          * page table page.
3383                          */
3384                         if (pd_pv == NULL)
3385                                 pd_pv = pv_get(pmap, pmap_pd_pindex(sva));
3386                         KKASSERT(pd_pv != NULL);
3387                         ptep = pv_pte_lookup(pd_pv, pmap_pt_index(sva));
3388                         if (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
3389                                 info->func(pmap, info, NULL, pd_pv, 1,
3390                                            sva, ptep, info->arg);
3391                         }
3392
3393                         /*
3394                          * Done, move to next page table page.
3395                          */
3396                         va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3397                         if (va_next < sva)
3398                                 va_next = eva;
3399                         continue;
3400                 }
3401
3402                 /*
3403                  * From this point in the loop testing pt_pv for non-NULL
3404                  * means we are in UVM, else if it is NULL we are in KVM.
3405                  *
3406                  * Limit our scan to either the end of the va represented
3407                  * by the current page table page, or to the end of the
3408                  * range being removed.
3409                  */
3410 kernel_skip:
3411                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3412                 if (va_next < sva)
3413                         va_next = eva;
3414                 if (va_next > eva)
3415                         va_next = eva;
3416
3417                 /*
3418                  * Scan the page table for pages.  Some pages may not be
3419                  * managed (might not have a pv_entry).
3420                  *
3421                  * There is no page table management for kernel pages so
3422                  * pt_pv will be NULL in that case, but otherwise pt_pv
3423                  * is non-NULL, locked, and referenced.
3424                  */
3425
3426                 /*
3427                  * At this point a non-NULL pt_pv means a UVA, and a NULL
3428                  * pt_pv means a KVA.
3429                  */
3430                 if (pt_pv)
3431                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(sva));
3432                 else
3433                         ptep = vtopte(sva);
3434
3435                 while (sva < va_next) {
3436                         /*
3437                          * Acquire the related pte_pv, if any.  If *ptep == 0
3438                          * the related pte_pv should not exist, but if *ptep
3439                          * is not zero the pte_pv may or may not exist (e.g.
3440                          * will not exist for an unmanaged page).
3441                          *
3442                          * However a multitude of races are possible here.
3443                          *
3444                          * In addition, the (pt_pv, pte_pv) lock order is
3445                          * backwards, so we have to be careful in aquiring
3446                          * a properly locked pte_pv.
3447                          */
3448                         if (pt_pv) {
3449                                 pte_pv = pv_get_try(pmap, pmap_pte_pindex(sva),
3450                                                     &error);
3451                                 if (error) {
3452                                         if (pd_pv) {
3453                                                 pv_put(pd_pv);
3454                                                 pd_pv = NULL;
3455                                         }
3456                                         pv_put(pt_pv);   /* must be non-NULL */
3457                                         pt_pv = NULL;
3458                                         pv_lock(pte_pv); /* safe to block now */
3459                                         pv_put(pte_pv);
3460                                         pte_pv = NULL;
3461                                         pt_pv = pv_get(pmap,
3462                                                        pmap_pt_pindex(sva));
3463                                         /*
3464                                          * pt_pv reloaded, need new ptep
3465                                          */
3466                                         KKASSERT(pt_pv != NULL);
3467                                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv,
3468                                                         pmap_pte_index(sva));
3469                                         continue;
3470                                 }
3471                         } else {
3472                                 pte_pv = pv_get(pmap, pmap_pte_pindex(sva));
3473                         }
3474
3475                         /*
3476                          * Ok, if *ptep == 0 we had better NOT have a pte_pv.
3477                          */
3478                         if (*ptep == 0) {
3479                                 if (pte_pv) {
3480                                         kprintf("Unexpected non-NULL pte_pv "
3481                                                 "%p pt_pv %p *ptep = %016lx\n",
3482                                                 pte_pv, pt_pv, *ptep);
3483                                         panic("Unexpected non-NULL pte_pv");
3484                                 }
3485                                 sva += PAGE_SIZE;
3486                                 ++ptep;
3487                                 continue;
3488                         }
3489
3490                         /*
3491                          * Ready for the callback.  The locked pte_pv (if any)
3492                          * is consumed by the callback.  pte_pv will exist if
3493                          *  the page is managed, and will not exist if it
3494                          * isn't.
3495                          */
3496                         if (pte_pv) {
3497                                 KASSERT((*ptep & (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) ==
3498                                     (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]),
3499                                     ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3500                                     "pte_pv %p",
3501                                     *ptep, sva, pte_pv));
3502                                 info->func(pmap, info, pte_pv, pt_pv, 0,
3503                                     sva, ptep, info->arg);
3504                         } else {
3505                                 KASSERT((*ptep & (pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_V_IDX])) ==
3506                                     pmap->pmap_bits[PG_V_IDX],
3507                                     ("bad *ptep %016lx sva %016lx "
3508                                     "pte_pv NULL",
3509                                      *ptep, sva));
3510                                 info->func(pmap, info, NULL, pt_pv, 0,
3511                                     sva, ptep, info->arg);
3512                         }
3513                         pte_pv = NULL;
3514                         sva += PAGE_SIZE;
3515                         ++ptep;
3516                 }
3517                 lwkt_yield();
3518         }
3519         if (pd_pv) {
3520                 pv_put(pd_pv);
3521                 pd_pv = NULL;
3522         }
3523         if (pt_pv) {
3524                 pv_put(pt_pv);
3525                 pt_pv = NULL;
3526         }
3527         lwkt_yield();
3528
3529         /*
3530          * Relock before returning.
3531          */
3532         spin_lock(&pmap->pm_spin);
3533         return (0);
3534 }
3535
3536 void
3537 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3538 {
3539         struct pmap_scan_info info;
3540
3541         info.pmap = pmap;
3542         info.sva = sva;
3543         info.eva = eva;
3544         info.func = pmap_remove_callback;
3545         info.arg = NULL;
3546         info.doinval = 1;       /* normal remove requires pmap inval */
3547         pmap_scan(&info);
3548 }
3549
3550 static void
3551 pmap_remove_noinval(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3552 {
3553         struct pmap_scan_info info;
3554
3555         info.pmap = pmap;
3556         info.sva = sva;
3557         info.eva = eva;
3558         info.func = pmap_remove_callback;
3559         info.arg = NULL;
3560         info.doinval = 0;       /* normal remove requires pmap inval */
3561         pmap_scan(&info);
3562 }
3563
3564 static void
3565 pmap_remove_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3566                      pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3567                      vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3568 {
3569         pt_entry_t pte;
3570
3571         if (pte_pv) {
3572                 /*
3573                  * This will also drop pt_pv's wire_count. Note that
3574                  * terminal pages are not wired based on mmu presence.
3575                  */
3576                 if (info->doinval)
3577                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info->inval);
3578                 else
3579                         pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3580                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3581                 pv_free(pte_pv);
3582         } else if (sharept == 0) {
3583                 /*
3584                  * Unmanaged page
3585                  *
3586                  * pt_pv's wire_count is still bumped by unmanaged pages
3587                  * so we must decrement it manually.
3588                  */
3589                 if (info->doinval)
3590                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3591                 pte = pte_load_clear(ptep);
3592                 if (info->doinval)
3593                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3594                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_W_IDX])
3595                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
3596                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3597                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3598                         panic("pmap_remove: insufficient wirecount");
3599         } else {
3600                 /*
3601                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3602                  * for our pmap (not the share object pmap).
3603                  *
3604                  * We have to unwire the target page table page and we
3605                  * have to unwire our page directory page.
3606                  */
3607                 if (info->doinval)
3608                         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3609                 pte = pte_load_clear(ptep);
3610                 if (info->doinval)
3611                         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3612                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3613                 KKASSERT((pte & pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX]) == 0);
3614                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3615                         panic("pmap_remove: shared pgtable1 bad wirecount");
3616                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3617                         panic("pmap_remove: shared pgtable2 bad wirecount");
3618         }
3619 }
3620
3621 /*
3622  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
3623  * Reflects back modify bits to the pager.
3624  *
3625  * This routine may not be called from an interrupt.
3626  */
3627 static
3628 void
3629 pmap_remove_all(vm_page_t m)
3630 {
3631         struct pmap_inval_info info;
3632         pv_entry_t pv;
3633
3634         if (!pmap_initialized /* || (m->flags & PG_FICTITIOUS)*/)
3635                 return;
3636
3637         pmap_inval_init(&info);
3638         vm_page_spin_lock(m);
3639         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3640                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3641                 if (pv_hold_try(pv)) {
3642                         vm_page_spin_unlock(m);
3643                 } else {
3644                         vm_page_spin_unlock(m);
3645                         pv_lock(pv);
3646                         if (pv->pv_m != m) {
3647                                 pv_put(pv);
3648                                 vm_page_spin_lock(m);
3649                                 continue;
3650                         }
3651                 }
3652                 /*
3653                  * Holding no spinlocks, pv is locked.
3654                  */
3655                 pmap_remove_pv_pte(pv, NULL, &info);
3656                 pmap_remove_pv_page(pv);
3657                 pv_free(pv);
3658                 vm_page_spin_lock(m);
3659         }
3660         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
3661         vm_page_spin_unlock(m);
3662         pmap_inval_done(&info);
3663 }
3664
3665 /*
3666  * Set the physical protection on the specified range of this map
3667  * as requested.  This function is typically only used for debug watchpoints
3668  * and COW pages.
3669  *
3670  * This function may not be called from an interrupt if the map is
3671  * not the kernel_pmap.
3672  *
3673  * NOTE!  For shared page table pages we just unmap the page.
3674  */
3675 void
3676 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
3677 {
3678         struct pmap_scan_info info;
3679         /* JG review for NX */
3680
3681         if (pmap == NULL)
3682                 return;
3683         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
3684                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
3685                 return;
3686         }
3687         if (prot & VM_PROT_WRITE)
3688                 return;
3689         info.pmap = pmap;
3690         info.sva = sva;
3691         info.eva = eva;
3692         info.func = pmap_protect_callback;
3693         info.arg = &prot;
3694         info.doinval = 1;
3695         pmap_scan(&info);
3696 }
3697
3698 static
3699 void
3700 pmap_protect_callback(pmap_t pmap, struct pmap_scan_info *info,
3701                       pv_entry_t pte_pv, pv_entry_t pt_pv, int sharept,
3702                       vm_offset_t va, pt_entry_t *ptep, void *arg __unused)
3703 {
3704         pt_entry_t pbits;
3705         pt_entry_t cbits;
3706         pt_entry_t pte;
3707         vm_page_t m;
3708
3709         /*
3710          * XXX non-optimal.
3711          */
3712         pmap_inval_interlock(&info->inval, pmap, va);
3713 again:
3714         pbits = *ptep;
3715         cbits = pbits;
3716         if (pte_pv) {
3717                 m = NULL;
3718                 if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]) {
3719                         if ((pbits & pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX]) == 0) {
3720                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
3721                                 KKASSERT(m == pte_pv->pv_m);
3722                                 vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3723                         }
3724                         cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_A_IDX];
3725                 }
3726                 if (pbits & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]) {
3727                         if (pmap_track_modified(pte_pv->pv_pindex)) {
3728                                 if ((pbits & pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX]) == 0) {
3729                                         if (m == NULL) {
3730                                                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits &
3731                                                                     PG_FRAME);
3732                                         }
3733                                         vm_page_dirty(m);
3734                                 }
3735                                 cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_M_IDX];
3736                         }
3737                 }
3738         } else if (sharept) {
3739                 /*
3740                  * Unmanaged page table, pt_pv is actually the pd_pv
3741                  * for our pmap (not the share object pmap).
3742                  *
3743                  * When asked to protect something in a shared page table
3744                  * page we just unmap the page table page.  We have to
3745                  * invalidate the tlb in this situation.
3746                  *
3747                  * XXX Warning, shared page tables will not be used for
3748                  * OBJT_DEVICE or OBJT_MGTDEVICE (PG_FICTITIOUS) mappings
3749                  * so PHYS_TO_VM_PAGE() should be safe here.
3750                  */
3751                 pte = pte_load_clear(ptep);
3752                 pmap_inval_invltlb(&info->inval);
3753                 if (vm_page_unwire_quick(PHYS_TO_VM_PAGE(pte & PG_FRAME)))
3754                         panic("pmap_protect: pgtable1 pg bad wirecount");
3755                 if (vm_page_unwire_quick(pt_pv->pv_m))
3756                         panic("pmap_protect: pgtable2 pg bad wirecount");
3757                 ptep = NULL;
3758         }
3759         /* else unmanaged page, adjust bits, no wire changes */
3760
3761         if (ptep) {
3762                 cbits &= ~pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX];
3763                 if (pbits != cbits && !atomic_cmpset_long(ptep, pbits, cbits)) {
3764                         goto again;
3765                 }
3766         }
3767         pmap_inval_deinterlock(&info->inval, pmap);
3768         if (pte_pv)
3769                 pv_put(pte_pv);
3770 }
3771
3772 /*
3773  * Insert the vm_page (m) at the virtual address (va), replacing any prior
3774  * mapping at that address.  Set protection and wiring as requested.
3775  *
3776  * If entry is non-NULL we check to see if the SEG_SIZE optimization is
3777  * possible.  If it is we enter the page into the appropriate shared pmap
3778  * hanging off the related VM object instead of the passed pmap, then we
3779  * share the page table page from the VM object's pmap into the current pmap.
3780  *
3781  * NOTE: This routine MUST insert the page into the pmap now, it cannot
3782  *       lazy-evaluate.
3783  */
3784 void
3785 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
3786            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry)
3787 {
3788         pmap_inval_info info;
3789         pv_entry_t pt_pv;       /* page table */
3790         pv_entry_t pte_pv;      /* page table entry */
3791         pt_entry_t *ptep;
3792         vm_paddr_t opa;
3793         pt_entry_t origpte, newpte;
3794         vm_paddr_t pa;
3795
3796         if (pmap == NULL)
3797                 return;
3798         va = trunc_page(va);
3799 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
3800         if (va >= KvaEnd)
3801                 panic("pmap_enter: toobig");
3802         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
3803                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table "
3804                       "pages (va: 0x%lx)", va);
3805 #endif
3806         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
3807                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with "
3808                         "kernel_pmap\n");
3809 #ifdef DDB
3810                 db_print_backtrace();
3811 #endif
3812         }
3813         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
3814                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without"
3815                         "kernel_pmap\n");
3816 #ifdef DDB
3817                 db_print_backtrace();
3818 #endif
3819         }
3820
3821         /*
3822          * Get locked PV entries for our new page table entry (pte_pv)
3823          * and for its parent page table (pt_pv).  We need the parent
3824          * so we can resolve the location of the ptep.
3825          *
3826          * Only hardware MMU actions can modify the ptep out from
3827          * under us.
3828          *
3829          * if (m) is fictitious or unmanaged we do not create a managing
3830          * pte_pv for it.  Any pre-existing page's management state must
3831          * match (avoiding code complexity).
3832          *
3833          * If the pmap is still being initialized we assume existing
3834          * page tables.
3835          *
3836          * Kernel mapppings do not track page table pages (i.e. pt_pv).
3837          * pmap_allocpte() checks the
3838          */
3839         if (pmap_initialized == FALSE) {
3840                 pte_pv = NULL;
3841                 pt_pv = NULL;
3842                 ptep = vtopte(va);
3843         } else if (m->flags & (/*PG_FICTITIOUS |*/ PG_UNMANAGED)) { /* XXX */
3844                 pte_pv = NULL;
3845                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3846                         pt_pv = NULL;
3847                         ptep = vtopte(va);
3848                 } else {
3849                         pt_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va),
3850                                                   NULL, entry, va);
3851                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3852                 }
3853                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) == 0);
3854         } else {
3855                 if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS) {
3856                         /*
3857                          * Kernel map, pv_entry-tracked.
3858                          */
3859                         pt_pv = NULL;
3860                         pte_pv = pmap_allocpte(pmap, pmap_pte_pindex(va), NULL);
3861                         ptep = vtopte(va);
3862                 } else {
3863                         /*
3864                          * User map
3865                          */
3866                         pte_pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pte_pindex(va),
3867                                                    &pt_pv, entry, va);
3868                         ptep = pv_pte_lookup(pt_pv, pmap_pte_index(va));
3869                 }
3870                 KKASSERT(*ptep == 0 || (*ptep & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]));
3871         }
3872
3873         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
3874         origpte = *ptep;
3875         opa = origpte & PG_FRAME;
3876
3877         newpte = (pt_entry_t)(pa | pte_prot(pmap, prot) |
3878             pmap->pmap_bits[PG_V_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]);
3879         if (wired)
3880                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_W_IDX];
3881         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
3882                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_U_IDX];
3883         if (pte_pv)
3884                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX];
3885 //      if (pmap == &kernel_pmap)
3886 //              newpte |= pgeflag;
3887         newpte |= pmap->pmap_cache_bits[m->pat_mode];
3888         if (m->flags & PG_FICTITIOUS)
3889                 newpte |= pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX];
3890
3891         /*
3892          * It is possible for multiple faults to occur in threaded
3893          * environments, the existing pte might be correct.
3894          */
3895         if (((origpte ^ newpte) & ~(pt_entry_t)(pmap->pmap_bits[PG_M_IDX] |
3896             pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])) == 0)
3897                 goto done;
3898
3899         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
3900                 pmap_inval_init(&info);
3901
3902         /*
3903          * Ok, either the address changed or the protection or wiring
3904          * changed.
3905          *
3906          * Clear the current entry, interlocking the removal.  For managed
3907          * pte's this will also flush the modified state to the vm_page.
3908          * Atomic ops are mandatory in order to ensure that PG_M events are
3909          * not lost during any transition.
3910          */
3911         if (opa) {
3912                 if (pte_pv) {
3913                         /*
3914                          * pmap_remove_pv_pte() unwires pt_pv and assumes
3915                          * we will free pte_pv, but since we are reusing
3916                          * pte_pv we want to retain the wire count.
3917                          *
3918                          * pt_pv won't exist for a kernel page (managed or
3919                          * otherwise).
3920                          */
3921                         if (pt_pv)
3922                                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3923                         if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
3924                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, NULL);
3925                         else
3926                                 pmap_remove_pv_pte(pte_pv, pt_pv, &info);
3927                         if (pte_pv->pv_m)
3928                                 pmap_remove_pv_page(pte_pv);
3929                 } else if (prot & VM_PROT_NOSYNC) {
3930                         /*
3931                          * Unmanaged page, NOSYNC (no mmu sync) requested.
3932                          *
3933                          * Leave wire count on PT page intact.
3934                          */
3935                         (void)pte_load_clear(ptep);
3936                         cpu_invlpg((void *)va);
3937                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3938                 } else {
3939                         /*
3940                          * Unmanaged page, normal enter.
3941                          *
3942                          * Leave wire count on PT page intact.
3943                          */
3944                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3945                         (void)pte_load_clear(ptep);
3946                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3947                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3948                 }
3949                 KKASSERT(*ptep == 0);
3950         }
3951
3952         if (pte_pv) {
3953                 /*
3954                  * Enter on the PV list if part of our managed memory.
3955                  * Wiring of the PT page is already handled.
3956                  */
3957                 KKASSERT(pte_pv->pv_m == NULL);
3958                 vm_page_spin_lock(m);
3959                 pte_pv->pv_m = m;
3960                 TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pte_pv, pv_list);
3961                 /*
3962                 if (m->object)
3963                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
3964                 */
3965                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
3966                 vm_page_spin_unlock(m);
3967         } else if (pt_pv && opa == 0) {
3968                 /*
3969                  * We have to adjust the wire count on the PT page ourselves
3970                  * for unmanaged entries.  If opa was non-zero we retained
3971                  * the existing wire count from the removal.
3972                  */
3973                 vm_page_wire_quick(pt_pv->pv_m);
3974         }
3975
3976         /*
3977          * Kernel VMAs (pt_pv == NULL) require pmap invalidation interlocks.
3978          *
3979          * User VMAs do not because those will be zero->non-zero, so no
3980          * stale entries to worry about at this point.
3981          *
3982          * For KVM there appear to still be issues.  Theoretically we
3983          * should be able to scrap the interlocks entirely but we
3984          * get crashes.
3985          */
3986         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3987                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
3988
3989         /*
3990          * Set the pte
3991          */
3992         *(volatile pt_entry_t *)ptep = newpte;
3993
3994         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 && pt_pv == NULL)
3995                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3996         else if (pt_pv == NULL)
3997                 cpu_invlpg((void *)va);
3998
3999         if (wired) {
4000                 if (pte_pv) {
4001                         atomic_add_long(&pte_pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count,
4002                                         1);
4003                 } else {
4004                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
4005                 }
4006         }
4007         if (newpte & pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX])
4008                 vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
4009
4010         /*
4011          * Unmanaged pages need manual resident_count tracking.
4012          */
4013         if (pte_pv == NULL && pt_pv)
4014                 atomic_add_long(&pt_pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count, 1);
4015
4016         /*
4017          * Cleanup
4018          */
4019         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0 || pte_pv == NULL)
4020                 pmap_inval_done(&info);
4021 done:
4022         KKASSERT((newpte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
4023
4024         /*
4025          * Cleanup the pv entry, allowing other accessors.
4026          */
4027         if (pte_pv)
4028                 pv_put(pte_pv);
4029         if (pt_pv)
4030                 pv_put(pt_pv);
4031 }
4032
4033 /*
4034  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
4035  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
4036  * VA.
4037  *
4038  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
4039  */
4040 void
4041 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
4042 {
4043         pmap_enter(pmap, va, m, VM_PROT_READ, FALSE, NULL);
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
4048  * to be used for panic dumps.
4049  *
4050  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
4051  */
4052 void *
4053 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
4054 {
4055         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
4056         return ((void *)crashdumpmap);
4057 }
4058
4059 #define MAX_INIT_PT (96)
4060
4061 /*
4062  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
4063  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
4064  * immediately after an mmap.
4065  */
4066 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
4067
4068 void
4069 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
4070                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
4071                     vm_size_t size, int limit)
4072 {
4073         struct rb_vm_page_scan_info info;
4074         struct lwp *lp;
4075         vm_size_t psize;
4076
4077         /*
4078          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
4079          * or object.
4080          */
4081         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
4082                 return;
4083
4084         /*
4085          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
4086          */
4087         lp = curthread->td_lwp;
4088         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
4089                 return;
4090
4091         /*
4092          * Misc additional checks
4093          */
4094         psize = x86_64_btop(size);
4095
4096         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
4097                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
4098                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
4099                 return;
4100         }
4101
4102         if (pindex + psize > object->size) {
4103                 if (object->size < pindex)
4104                         return;
4105                 psize = object->size - pindex;
4106         }
4107
4108         if (psize == 0)
4109                 return;
4110
4111         /*
4112          * If everything is segment-aligned do not pre-init here.  Instead
4113          * allow the normal vm_fault path to pass a segment hint to
4114          * pmap_enter() which will then use an object-referenced shared
4115          * page table page.
4116          */
4117         if ((addr & SEG_MASK) == 0 &&
4118             (ctob(psize) & SEG_MASK) == 0 &&
4119             (ctob(pindex) & SEG_MASK) == 0) {
4120                 return;
4121         }
4122
4123         /*
4124          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
4125          * any valid pages found into the pmap.
4126          *
4127          * We cannot safely scan the object's memq without holding the
4128          * object token.
4129          */
4130         info.start_pindex = pindex;
4131         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
4132         info.limit = limit;
4133         info.mpte = NULL;
4134         info.addr = addr;
4135         info.pmap = pmap;
4136
4137         vm_object_hold_shared(object);
4138         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
4139                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
4140         vm_object_drop(object);
4141 }
4142
4143 static
4144 int
4145 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
4146 {
4147         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
4148         vm_pindex_t rel_index;
4149
4150         /*
4151          * don't allow an madvise to blow away our really
4152          * free pages allocating pv entries.
4153          */
4154         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
4155                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
4156                     return(-1);
4157         }
4158
4159         /*
4160          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
4161          * busy (while holding the object token).
4162          */
4163         if (p->flags & PG_MARKER)
4164                 return 0;
4165         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
4166                 return 0;
4167         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
4168             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
4169                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
4170                         vm_page_deactivate(p);
4171                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
4172                 pmap_enter_quick(info->pmap,
4173                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
4174         }
4175         vm_page_wakeup(p);
4176         lwkt_yield();
4177         return(0);
4178 }
4179
4180 /*
4181  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially pre-fault the specified
4182  * address.
4183  *
4184  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a pte is already loaded
4185  * into the slot.
4186  *
4187  * XXX This is safe only because page table pages are not freed.
4188  */
4189 int
4190 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4191 {
4192         pt_entry_t *pte;
4193
4194         /*spin_lock(&pmap->pm_spin);*/
4195         if ((pte = pmap_pte(pmap, addr)) != NULL) {
4196                 if (*pte & pmap->pmap_bits[PG_V_IDX]) {
4197                         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
4198                         return FALSE;
4199                 }
4200         }
4201         /*spin_unlock(&pmap->pm_spin);*/
4202         return TRUE;
4203 }
4204
4205 /*
4206  * Change the wiring attribute for a pmap/va pair.  The mapping must already
4207  * exist in the pmap.  The mapping may or may not be managed.
4208  */
4209 void
4210 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
4211                    vm_map_entry_t entry)
4212 {
4213         pt_entry_t *ptep;
4214         pv_entry_t pv;
4215
4216         if (pmap == NULL)
4217                 return;
4218         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
4219         pv = pmap_allocpte_seg(pmap, pmap_pt_pindex(va), NULL, entry, va);
4220         ptep = pv_pte_lookup(pv, pmap_pte_index(va));
4221
4222         if (wired && !pmap_pte_w(pmap, ptep))
4223                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, 1);
4224         else if (!wired && pmap_pte_w(pmap, ptep))
4225                 atomic_add_long(&pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count, -1);
4226
4227         /*
4228          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
4229          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
4230          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
4231          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
4232          * wiring changes.
4233          */
4234         if (wired)
4235                 atomic_set_long(ptep, pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]);
4236         else
4237                 atomic_clear_long(ptep, pmap->pmap_bits[PG_W_IDX]);
4238         pv_put(pv);
4239         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
4240 }
4241
4242
4243
4244 /*
4245  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to
4246  * the range dst_addr/len in the destination map.
4247  *
4248  * This routine is only advisory and need not do anything.
4249  */
4250 void
4251 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
4252           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
4253 {
4254 }
4255
4256 /*
4257  * pmap_zero_page:
4258  *
4259  *      Zero the specified physical page.
4260  *
4261  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
4262  *      required.
4263  */
4264 void
4265 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
4266 {
4267         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
4268
4269         pagezero((void *)va);
4270 }
4271
4272 /*
4273  * pmap_page_assertzero:
4274  *
4275  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
4276  */
4277 void
4278 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
4279 {
4280         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
4281         size_t i;
4282
4283         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(long)) {
4284                 if (*(long *)((char *)va + i) != 0) {
4285                         panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!",
4286                               (void *)(intptr_t)va);
4287                 }
4288         }
4289 }
4290
4291 /*
4292  * pmap_zero_page:
4293  *
4294  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
4295  *      its contents with bzero.
4296  *
4297  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
4298  */
4299 void
4300 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
4301 {
4302         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
4303
4304         bzero((char *)virt + off, size);
4305 }
4306
4307 /*
4308  * pmap_copy_page:
4309  *
4310  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
4311  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
4312  *      is required.
4313  */
4314 void
4315 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
4316 {
4317         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
4318
4319         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
4320         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
4321         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
4322 }
4323
4324 /*
4325  * pmap_copy_page_frag:
4326  *
4327  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
4328  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
4329  *      is required.
4330  */
4331 void
4332 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
4333 {
4334         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
4335
4336         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
4337         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
4338
4339         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
4340               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
4341               bytes);
4342 }
4343
4344 /*
4345  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to from
4346  * this page.  This count may be changed upwards or downwards in the future;
4347  * it is only necessary that true be returned for a small subset of pmaps
4348  * for proper page aging.
4349  */
4350 boolean_t
4351 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
4352 {
4353         pv_entry_t pv;
4354         int loops = 0;
4355
4356         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
4357                 return FALSE;
4358
4359         vm_page_spin_lock(m);
4360         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4361                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
4362                         vm_page_spin_unlock(m);
4363                         return TRUE;
4364                 }
4365                 loops++;
4366                 if (loops >= 16)
4367                         break;
4368         }
4369         vm_page_spin_unlock(m);
4370         return (FALSE);
4371 }
4372
4373 /*
4374  * Remove all pages from specified address space this aids process exit
4375  * speeds.  Also, this code may be special cased for the current process
4376  * only.
4377  */
4378 void
4379 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
4380 {
4381         pmap_remove_noinval(pmap, sva, eva);
4382         cpu_invltlb();
4383 }
4384
4385 /*
4386  * pmap_testbit tests bits in pte's note that the testbit/clearbit
4387  * routines are inline, and a lot of things compile-time evaluate.
4388  */
4389 static
4390 boolean_t
4391 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
4392 {
4393         pv_entry_t pv;
4394         pt_entry_t *pte;
4395         pmap_t pmap;
4396
4397         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
4398                 return FALSE;
4399
4400         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
4401                 return FALSE;
4402         vm_page_spin_lock(m);
4403         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
4404                 vm_page_spin_unlock(m);
4405                 return FALSE;
4406         }
4407
4408         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4409
4410 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
4411                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
4412                         kprintf("Null pmap (tb) at pindex: %"PRIu64"\n",
4413                             pv->pv_pindex);
4414                         continue;
4415                 }
4416 #endif
4417                 pmap = pv->pv_pmap;
4418
4419                 /*
4420                  * if the bit being tested is the modified bit, then
4421                  * mark clean_map and ptes as never
4422                  * modified.
4423                  */
4424                 if (bit == PG_A_IDX || bit == PG_M_IDX) {
4425                                 //& (pmap->pmap_bits[PG_A_IDX] | pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])) {
4426                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pindex))
4427                                 continue;
4428                 }
4429
4430                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_pindex << PAGE_SHIFT);
4431                 if (*pte & pmap->pmap_bits[bit]) {
4432                         vm_page_spin_unlock(m);
4433                         return TRUE;
4434                 }
4435         }
4436         vm_page_spin_unlock(m);
4437         return (FALSE);
4438 }
4439
4440 /*
4441  * This routine is used to modify bits in ptes.  Only one bit should be
4442  * specified.  PG_RW requires special handling.
4443  *
4444  * Caller must NOT hold any spin locks
4445  */
4446 static __inline
4447 void
4448 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit_index)
4449 {
4450         struct pmap_inval_info info;
4451         pv_entry_t pv;
4452         pt_entry_t *pte;
4453         pt_entry_t pbits;
4454         pmap_t save_pmap;
4455         pmap_t pmap;
4456
4457         if (bit_index == PG_RW_IDX)
4458                 vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
4459         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
4460                 return;
4461         }
4462
4463         /*
4464          * PG_M or PG_A case
4465          *
4466          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
4467          * setting RO do we need to clear the VAC?
4468          *
4469          * NOTE: When clearing PG_M we could also (not implemented) drop
4470          *       through to the PG_RW code and clear PG_RW too, forcing
4471          *       a fault on write to redetect PG_M for virtual kernels, but
4472          *       it isn't necessary since virtual kernels invalidate the
4473          *       pte when they clear the VPTE_M bit in their virtual page
4474          *       tables.
4475          *
4476          * NOTE: Does not re-dirty the page when clearing only PG_M.
4477          */
4478         if (bit_index != PG_RW_IDX) {
4479                 vm_page_spin_lock(m);
4480                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4481         #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
4482                         if (pv->pv_pmap == NULL) {
4483                                 kprintf("Null pmap (cb) at pindex: %"PRIu64"\n",
4484                                     pv->pv_pindex);
4485                                 continue;
4486                         }
4487         #endif
4488                         pmap = pv->pv_pmap;
4489                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap,
4490                                              pv->pv_pindex << PAGE_SHIFT);
4491                         pbits = *pte;
4492                         if (pbits & pmap->pmap_bits[bit_index])
4493                                 atomic_clear_long(pte, pmap->pmap_bits[bit_index]);
4494                 }
4495                 vm_page_spin_unlock(m);
4496                 return;
4497         }
4498
4499         /*
4500          * Clear PG_RW.  Also clears PG_M and marks the page dirty if PG_M
4501          * was set.
4502          */
4503         pmap_inval_init(&info);
4504
4505 restart:
4506         vm_page_spin_lock(m);
4507         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4508                 /*
4509                  * don't write protect pager mappings
4510                  */
4511                 if (!pmap_track_modified(pv->pv_pindex))
4512                         continue;
4513
4514 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
4515                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
4516                         kprintf("Null pmap (cb) at pindex: %"PRIu64"\n",
4517                             pv->pv_pindex);
4518                         continue;
4519                 }
4520 #endif
4521                 pmap = pv->pv_pmap;
4522                 /*
4523                  * Skip pages which do not have PG_RW set.
4524                  */
4525                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_pindex << PAGE_SHIFT);
4526                 if ((*pte & pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX]) == 0)
4527                         continue;
4528
4529                 /*
4530                  * Lock the PV
4531                  */
4532                 if (pv_hold_try(pv) == 0) {
4533                         vm_page_spin_unlock(m);
4534                         pv_lock(pv);    /* held, now do a blocking lock */
4535                         pv_put(pv);     /* and release */
4536                         goto restart;   /* anything could have happened */
4537                 }
4538
4539                 save_pmap = pv->pv_pmap;
4540                 vm_page_spin_unlock(m);
4541                 pmap_inval_interlock(&info, save_pmap,
4542                                      (vm_offset_t)pv->pv_pindex << PAGE_SHIFT);
4543                 KKASSERT(pv->pv_pmap == save_pmap);
4544                 for (;;) {
4545                         pbits = *pte;
4546                         cpu_ccfence();
4547                         if (atomic_cmpset_long(pte, pbits, pbits &
4548                             ~(save_pmap->pmap_bits[PG_RW_IDX] |
4549                             save_pmap->pmap_bits[PG_M_IDX]))) {
4550                                 break;
4551                         }
4552                 }
4553                 pmap_inval_deinterlock(&info, save_pmap);
4554                 vm_page_spin_lock(m);
4555
4556                 /*
4557                  * If PG_M was found to be set while we were clearing PG_RW
4558                  * we also clear PG_M (done above) and mark the page dirty.
4559                  * Callers expect this behavior.
4560                  */
4561                 if (pbits & save_pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4562                         vm_page_dirty(m);
4563                 pv_put(pv);
4564         }
4565         vm_page_spin_unlock(m);
4566         pmap_inval_done(&info);
4567 }
4568
4569 /*
4570  * Lower the permission for all mappings to a given page.
4571  *
4572  * Page must be busied by caller.
4573  */
4574 void
4575 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
4576 {
4577         /* JG NX support? */
4578         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
4579                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
4580                         /*
4581                          * NOTE: pmap_clearbit(.. PG_RW) also clears
4582                          *       the PG_WRITEABLE flag in (m).
4583                          */
4584                         pmap_clearbit(m, PG_RW_IDX);
4585                 } else {
4586                         pmap_remove_all(m);
4587                 }
4588         }
4589 }
4590
4591 vm_paddr_t
4592 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
4593 {
4594         return (x86_64_ptob(ppn));
4595 }
4596
4597 /*
4598  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
4599  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
4600  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
4601  * reference bits set.
4602  *
4603  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
4604  * should be tested and standardized at some point in the future for
4605  * optimal aging of shared pages.
4606  *
4607  * This routine may not block.
4608  */
4609 int
4610 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
4611 {
4612         pv_entry_t pv;
4613         pt_entry_t *pte;
4614         pmap_t pmap;
4615         int rtval = 0;
4616
4617         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
4618                 return (rtval);
4619
4620         vm_page_spin_lock(m);
4621         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
4622                 if (!pmap_track_modified(pv->pv_pindex))
4623                         continue;
4624                 pmap = pv->pv_pmap;
4625                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_pindex << PAGE_SHIFT);
4626                 if (pte && (*pte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])) {
4627                         atomic_clear_long(pte, pmap->pmap_bits[PG_A_IDX]);
4628                         rtval++;
4629                         if (rtval > 4)
4630                                 break;
4631                 }
4632         }
4633         vm_page_spin_unlock(m);
4634         return (rtval);
4635 }
4636
4637 /*
4638  *      pmap_is_modified:
4639  *
4640  *      Return whether or not the specified physical page was modified
4641  *      in any physical maps.
4642  */
4643 boolean_t
4644 pmap_is_modified(vm_page_t m)
4645 {
4646         boolean_t res;
4647
4648         res = pmap_testbit(m, PG_M_IDX);
4649         return (res);
4650 }
4651
4652 /*
4653  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
4654  */
4655 void
4656 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
4657 {
4658         pmap_clearbit(m, PG_M_IDX);
4659 }
4660
4661 /*
4662  *      pmap_clear_reference:
4663  *
4664  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
4665  */
4666 void
4667 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
4668 {
4669         pmap_clearbit(m, PG_A_IDX);
4670 }
4671
4672 /*
4673  * Miscellaneous support routines follow
4674  */
4675
4676 static
4677 void
4678 i386_protection_init(void)
4679 {
4680         int *kp, prot;
4681
4682         /* JG NX support may go here; No VM_PROT_EXECUTE ==> set NX bit  */
4683         kp = protection_codes;
4684         for (prot = 0; prot < PROTECTION_CODES_SIZE; prot++) {
4685                 switch (prot) {
4686                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
4687                         /*
4688                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
4689                          * so just make it readable.
4690                          */
4691                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
4692                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
4693                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
4694                         *kp++ = 0;
4695                         break;
4696                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
4697                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
4698                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
4699                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
4700                         *kp++ = pmap_bits_default[PG_RW_IDX];
4701                         break;
4702                 }
4703         }
4704 }
4705
4706 /*
4707  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4708  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4709  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4710  * NOT real memory.
4711  *
4712  * NOTE: We can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
4713  *       a time.
4714  *
4715  * NOTE: The PAT attributes {WRITE_BACK, WRITE_THROUGH, UNCACHED, UNCACHEABLE}
4716  *       work whether the cpu supports PAT or not.  The remaining PAT
4717  *       attributes {WRITE_PROTECTED, WRITE_COMBINING} only work if the cpu
4718  *       supports PAT.
4719  */
4720 void *
4721 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4722 {
4723         return(pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4724 }
4725
4726 void *
4727 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4728 {
4729         return(pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_UNCACHEABLE));
4730 }
4731
4732 void *
4733 pmap_mapbios(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
4734 {
4735         return (pmap_mapdev_attr(pa, size, PAT_WRITE_BACK));
4736 }
4737
4738 /*
4739  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
4740  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
4741  * routine is intended to be used for mapping device memory,
4742  * NOT real memory.
4743  */
4744 void *
4745 pmap_mapdev_attr(vm_paddr_t pa, vm_size_t size, int mode)
4746 {
4747         vm_offset_t va, tmpva, offset;
4748         pt_entry_t *pte;
4749         vm_size_t tmpsize;
4750
4751         offset = pa & PAGE_MASK;
4752         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4753
4754         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
4755         if (va == 0)
4756                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
4757
4758         pa = pa & ~PAGE_MASK;
4759         for (tmpva = va, tmpsize = size; tmpsize > 0;) {
4760                 pte = vtopte(tmpva);
4761                 *pte = pa |
4762                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
4763                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] | /* pgeflag | */
4764                     kernel_pmap.pmap_cache_bits[mode];
4765                 tmpsize -= PAGE_SIZE;
4766                 tmpva += PAGE_SIZE;
4767                 pa += PAGE_SIZE;
4768         }
4769         pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, va, va + size);
4770         pmap_invalidate_cache_range(va, va + size);
4771
4772         return ((void *)(va + offset));
4773 }
4774
4775 void
4776 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
4777 {
4778         vm_offset_t base, offset;
4779
4780         base = va & ~PAGE_MASK;
4781         offset = va & PAGE_MASK;
4782         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
4783         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
4784         kmem_free(&kernel_map, base, size);
4785 }
4786
4787 /*
4788  * Sets the memory attribute for the specified page.
4789  */
4790 void
4791 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
4792 {
4793
4794     m->pat_mode = ma;
4795
4796     /*
4797      * If "m" is a normal page, update its direct mapping.  This update
4798      * can be relied upon to perform any cache operations that are
4799      * required for data coherence.
4800      */
4801     if ((m->flags & PG_FICTITIOUS) == 0)
4802         pmap_change_attr(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)), PAGE_SIZE,
4803         m->pat_mode);
4804 }
4805
4806 /*
4807  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
4808  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
4809  * during the adjustment.
4810  */
4811 void
4812 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
4813 {
4814         pt_entry_t *pte;
4815         vm_offset_t base;
4816         int changed = 0;
4817
4818         if (va == 0)
4819                 panic("pmap_change_attr: va is NULL");
4820         base = trunc_page(va);
4821
4822         while (count) {
4823                 pte = vtopte(va);
4824                 *pte = (*pte & ~(pt_entry_t)(kernel_pmap.pmap_cache_mask)) |
4825                        kernel_pmap.pmap_cache_bits[mode];
4826                 --count;
4827                 va += PAGE_SIZE;
4828         }
4829
4830         changed = 1;    /* XXX: not optimal */
4831
4832         /*
4833          * Flush CPU caches if required to make sure any data isn't cached that
4834          * shouldn't be, etc.
4835          */
4836         if (changed) {
4837                 pmap_invalidate_range(&kernel_pmap, base, va);
4838                 pmap_invalidate_cache_range(base, va);
4839         }
4840 }
4841
4842 /*
4843  * perform the pmap work for mincore
4844  */
4845 int
4846 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
4847 {
4848         pt_entry_t *ptep, pte;
4849         vm_page_t m;
4850         int val = 0;
4851
4852         lwkt_gettoken(&pmap->pm_token);
4853         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
4854
4855         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
4856                 vm_offset_t pa;
4857
4858                 val = MINCORE_INCORE;
4859                 if ((pte & pmap->pmap_bits[PG_MANAGED_IDX]) == 0)
4860                         goto done;
4861
4862                 pa = pte & PG_FRAME;
4863
4864                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_DEVICE_IDX])
4865                         m = NULL;
4866                 else
4867                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
4868
4869                 /*
4870                  * Modified by us
4871                  */
4872                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_M_IDX])
4873                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4874                 /*
4875                  * Modified by someone
4876                  */
4877                 else if (m && (m->dirty || pmap_is_modified(m)))
4878                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
4879                 /*
4880                  * Referenced by us
4881                  */
4882                 if (pte & pmap->pmap_bits[PG_A_IDX])
4883                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4884
4885                 /*
4886                  * Referenced by someone
4887                  */
4888                 else if (m && ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
4889                                 pmap_ts_referenced(m))) {
4890                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
4891                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
4892                 }
4893         }
4894 done:
4895         lwkt_reltoken(&pmap->pm_token);
4896
4897         return val;
4898 }
4899
4900 /*
4901  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
4902  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
4903  *
4904  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
4905  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
4906  *
4907  * The process must hold the vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
4908  */
4909 void
4910 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
4911 {
4912         struct vmspace *oldvm;
4913         struct lwp *lp;
4914
4915         oldvm = p->p_vmspace;
4916         if (oldvm != newvm) {
4917                 if (adjrefs)
4918                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
4919                 p->p_vmspace = newvm;
4920                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
4921                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
4922                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
4923                 if (adjrefs)
4924                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
4925         }
4926 }
4927
4928 /*
4929  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
4930  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
4931  * on a per-lwp basis.
4932  *
4933  * Caller does not necessarily hold any vmspace tokens.  Caller must control
4934  * the lwp (typically be in the context of the lwp).  We use a critical
4935  * section to protect against statclock and hardclock (statistics collection).
4936  */
4937 void
4938 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
4939 {
4940         struct vmspace *oldvm;
4941         struct pmap *pmap;
4942
4943         oldvm = lp->lwp_vmspace;
4944
4945         if (oldvm != newvm) {
4946                 crit_enter();
4947                 lp->lwp_vmspace = newvm;
4948                 if (curthread->td_lwp == lp) {
4949                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
4950                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
4951                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
4952                                 pmap_interlock_wait(newvm);
4953 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
4954                         tlb_flush_count++;
4955 #endif
4956                         if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] == REGULAR_PMAP) {
4957                                 curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
4958                         } else if (pmap->pmap_bits[TYPE_IDX] == EPT_PMAP) {
4959                                 curthread->td_pcb->pcb_cr3 = KPML4phys;
4960                         } else {
4961                                 panic("pmap_setlwpvm: unknown pmap type\n");
4962                         }
4963                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
4964                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
4965                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
4966                 }
4967                 crit_exit();
4968         }
4969 }
4970
4971 /*
4972  * Called when switching to a locked pmap, used to interlock against pmaps
4973  * undergoing modifications to prevent us from activating the MMU for the
4974  * target pmap until all such modifications have completed.  We have to do
4975  * this because the thread making the modifications has already set up its
4976  * SMP synchronization mask.
4977  *
4978  * This function cannot sleep!
4979  *
4980  * No requirements.
4981  */
4982 void
4983 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
4984 {
4985         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
4986
4987         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
4988                 crit_enter();
4989                 KKASSERT(curthread->td_critcount >= 2);
4990                 DEBUG_PUSH_INFO("pmap_interlock_wait");
4991                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
4992                         cpu_ccfence();
4993                         lwkt_process_ipiq();
4994                 }
4995                 DEBUG_POP_INFO();
4996                 crit_exit();
4997         }
4998 }
4999
5000 vm_offset_t
5001 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
5002 {
5003
5004         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) ||
5005             ((obj->type != OBJT_DEVICE) && (obj->type != OBJT_MGTDEVICE))) {
5006                 return addr;
5007         }
5008
5009         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
5010         return addr;
5011 }
5012
5013 /*
5014  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
5015  */
5016 vm_page_t
5017 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
5018 {
5019         pt_entry_t *ptep = vtopte(va);
5020
5021         KKASSERT((*ptep & kernel_pmap.pmap_bits[PG_DEVICE_IDX]) == 0);
5022         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
5023 }
5024
5025 /*
5026  * Initialize machine-specific shared page directory support.  This
5027  * is executed when a VM object is created.
5028  */
5029 void
5030 pmap_object_init(vm_object_t object)
5031 {
5032         object->md.pmap_rw = NULL;
5033         object->md.pmap_ro = NULL;
5034 }
5035
5036 /*
5037  * Clean up machine-specific shared page directory support.  This
5038  * is executed when a VM object is destroyed.
5039  */
5040 void
5041 pmap_object_free(vm_object_t object)
5042 {
5043         pmap_t pmap;
5044
5045         if ((pmap = object->md.pmap_rw) != NULL) {
5046                 object->md.pmap_rw = NULL;
5047                 pmap_remove_noinval(pmap,
5048                                   VM_MIN_USER_ADDRESS, VM_MAX_USER_ADDRESS);
5049                 pmap->pm_active = 0;
5050                 pmap_release(pmap);
5051                 pmap_puninit(pmap);
5052                 kfree(pmap, M_OBJPMAP);
5053         }
5054         if ((pmap = object->md.pmap_ro) != NULL) {
5055                 object->md.pmap_ro = NULL;
5056                 pmap_remove_noinval(pmap,
5057                                   VM_MIN_USER_ADDRESS, VM_MAX_USER_ADDRESS);
5058                 pmap->pm_active = 0;
5059                 pmap_release(pmap);
5060                 pmap_puninit(pmap);
5061                 kfree(pmap, M_OBJPMAP);
5062         }
5063 }