kernel - Increase x86_64 & vkernel kvm, adjust vm_page_array mapping
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
47  */
48
49 /*
50  * Manages physical address maps.
51  *
52  * In most cases the vm_token must be held when manipulating a user pmap
53  * or elements within a vm_page, and the kvm_token must be held when
54  * manipulating the kernel pmap.  Operations on user pmaps may require
55  * additional synchronization.
56  *
57  * In some cases the caller may hold the required tokens to prevent pmap
58  * functions from blocking on those same tokens.  This typically only works
59  * for lookup-style operations.
60  */
61
62 #if JG
63 #include "opt_pmap.h"
64 #endif
65 #include "opt_msgbuf.h"
66
67 #include <sys/param.h>
68 #include <sys/systm.h>
69 #include <sys/kernel.h>
70 #include <sys/proc.h>
71 #include <sys/msgbuf.h>
72 #include <sys/vmmeter.h>
73 #include <sys/mman.h>
74 #include <sys/vmspace.h>
75
76 #include <vm/vm.h>
77 #include <vm/vm_param.h>
78 #include <sys/sysctl.h>
79 #include <sys/lock.h>
80 #include <vm/vm_kern.h>
81 #include <vm/vm_page.h>
82 #include <vm/vm_map.h>
83 #include <vm/vm_object.h>
84 #include <vm/vm_extern.h>
85 #include <vm/vm_pageout.h>
86 #include <vm/vm_pager.h>
87 #include <vm/vm_zone.h>
88
89 #include <sys/user.h>
90 #include <sys/thread2.h>
91 #include <sys/sysref2.h>
92
93 #include <machine/cputypes.h>
94 #include <machine/md_var.h>
95 #include <machine/specialreg.h>
96 #include <machine/smp.h>
97 #include <machine/globaldata.h>
98 #include <machine/pmap.h>
99 #include <machine/pmap_inval.h>
100
101 #include <ddb/ddb.h>
102
103 #include <stdio.h>
104 #include <assert.h>
105 #include <stdlib.h>
106
107 #define PMAP_KEEP_PDIRS
108 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
109 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
110 #endif
111
112 #if defined(DIAGNOSTIC)
113 #define PMAP_DIAGNOSTIC
114 #endif
115
116 #define MINPV 2048
117
118 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
119 #define PMAP_INLINE __inline
120 #else
121 #define PMAP_INLINE
122 #endif
123
124 /*
125  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
126  */
127 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
128 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
129
130 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
131 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
132 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
133 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
134 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
135
136 /*
137  * Given a map and a machine independent protection code,
138  * convert to a vax protection code.
139  */
140 #define pte_prot(m, p)          \
141         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
142 static int protection_codes[8];
143
144 struct pmap kernel_pmap;
145 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
146
147 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
148
149 static vm_object_t kptobj;
150
151 static int nkpt;
152
153 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
154 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
155 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
156
157
158 /*
159  * Data for the pv entry allocation mechanism
160  */
161 static vm_zone_t pvzone;
162 static struct vm_zone pvzone_store;
163 static struct vm_object pvzone_obj;
164 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
165 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
166 static struct pv_entry *pvinit;
167
168 /*
169  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
170  */
171 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
172 caddr_t CADDR1 = 0;
173 static pt_entry_t *msgbufmap;
174
175 uint64_t KPTphys;
176
177 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
178 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
179 static void     i386_protection_init (void);
180 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
181
182 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
183 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
184                                 vm_offset_t sva);
185 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
186 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
187                                 vm_offset_t va);
188 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
189 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
190                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
191
192 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
193
194 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
195 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
196 #if JGPMAP32
197 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
198 #endif
199 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
200 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
201
202 /*
203  * pmap_pte_quick:
204  *
205  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
206  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
207  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
208  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
209  *
210  *      Should only be called while in a critical section.
211  */
212 #if JGPMAP32
213 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
214
215 static pt_entry_t *
216 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
217 {
218         return pmap_pte(pmap, va);
219 }
220 #endif
221
222 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
223 static __inline vm_pindex_t
224 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
225 {
226         return va >> PDRSHIFT;
227 }
228
229 /* Return various clipped indexes for a given VA */
230 static __inline vm_pindex_t
231 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
232 {
233
234         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
235 }
236
237 static __inline vm_pindex_t
238 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
239 {
240
241         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
242 }
243
244 static __inline vm_pindex_t
245 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
246 {
247
248         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
249 }
250
251 static __inline vm_pindex_t
252 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
253 {
254
255         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
256 }
257
258 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
259 static __inline pml4_entry_t *
260 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
261 {
262
263         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
264 }
265
266 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
267 static __inline pdp_entry_t *
268 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
269 {
270         pdp_entry_t *pdpe;
271
272         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
273         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
274 }
275
276 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
277 static __inline pdp_entry_t *
278 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
279 {
280         pml4_entry_t *pml4e;
281
282         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
283         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
284                 return NULL;
285         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
286 }
287
288 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
289 static __inline pd_entry_t *
290 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
291 {
292         pd_entry_t *pde;
293
294         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
295         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
296 }
297
298 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
299 static __inline pd_entry_t *
300 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
301 {
302         pdp_entry_t *pdpe;
303
304         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
305         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
306                  return NULL;
307         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
308 }
309
310 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
311 static __inline pt_entry_t *
312 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
313 {
314         pt_entry_t *pte;
315
316         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
317         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
318 }
319
320 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
321 static __inline pt_entry_t *
322 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
323 {
324         pd_entry_t *pde;
325
326         pde = pmap_pde(pmap, va);
327         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
328                 return NULL;
329         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
330                 return ((pt_entry_t *)pde);
331         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
332 }
333
334
335 #if JGV
336 PMAP_INLINE pt_entry_t *
337 vtopte(vm_offset_t va)
338 {
339         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
340
341         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
342 }
343
344 static __inline pd_entry_t *
345 vtopde(vm_offset_t va)
346 {
347         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
348
349         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
350 }
351 #else
352 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
353 vtopte(vm_offset_t va)
354 {
355         pt_entry_t *x;
356         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
357         assert(x != NULL);
358         return x;
359 }
360
361 static __inline pd_entry_t *
362 vtopde(vm_offset_t va)
363 {
364         pd_entry_t *x;
365         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
366         assert(x != NULL);
367         return x;
368 }
369 #endif
370
371 static uint64_t
372 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
373 {
374         uint64_t ret;
375
376         ret = *firstaddr;
377 #if JGV
378         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
379 #endif
380         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
381         return (ret);
382 }
383
384 static void
385 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
386 {
387         int i;
388         pml4_entry_t *KPML4virt;
389         pdp_entry_t *KPDPvirt;
390         pd_entry_t *KPDvirt;
391         pt_entry_t *KPTvirt;
392         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
393         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
394
395         /*
396          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
397          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
398          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
399          *
400          * Maxmem is in pages.
401          */
402         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
403
404         /*
405          * Allocate pages
406          */
407         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
408         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
409         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
410         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
411
412         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
413         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
414         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
415         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
416
417         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
418         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
419         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
420         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
421
422         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
423         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
424                 KPDvirt[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
425                 KPDvirt[i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
426         }
427
428         /* And connect up the PD to the PDP */
429         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
430                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
431                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
432         }
433
434         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
435         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
436         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
437
438         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
439         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
440         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
441 }
442
443 /*
444  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
445  *
446  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
447  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
448  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
449  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
450  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
451  *      (physical) address starting relative to 0]
452  */
453 void
454 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
455 {
456         vm_offset_t va;
457         pt_entry_t *pte;
458
459         /*
460          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
461          */
462         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
463
464         virtual_start = KvaStart + *firstaddr;
465         virtual_end = KvaEnd;
466
467         /*
468          * Initialize protection array.
469          */
470         i386_protection_init();
471
472         /*
473          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
474          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
475          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
476          */
477         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
478         kernel_pmap.pm_count = 1;
479         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
480         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
481
482         /*
483          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
484          * mapping of pages.
485          */
486 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
487         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
488
489         va = virtual_start;
490         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
491
492         /*
493          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
494          */
495         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
496
497 #if JGV
498         /*
499          * Crashdump maps.
500          */
501         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
502 #endif
503
504         /*
505          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
506          * /dev/mem.
507          */
508         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
509
510         /*
511          * msgbufp is used to map the system message buffer.
512          * XXX msgbufmap is not used.
513          */
514         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
515                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
516
517         virtual_start = va;
518
519         *CMAP1 = 0;
520
521         cpu_invltlb();
522 }
523
524 /*
525  *      Initialize the pmap module.
526  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
527  *      system needs to map virtual memory.
528  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
529  *      way, discontiguous physical memory.
530  */
531 void
532 pmap_init(void)
533 {
534         int i;
535         int initial_pvs;
536
537         /*
538          * object for kernel page table pages
539          */
540         /* JG I think the number can be arbitrary */
541         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
542
543         /*
544          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
545          * pv_head_table.
546          */
547
548         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
549                 vm_page_t m;
550
551                 m = &vm_page_array[i];
552                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
553                 m->md.pv_list_count = 0;
554         }
555
556         /*
557          * init the pv free list
558          */
559         initial_pvs = vm_page_array_size;
560         if (initial_pvs < MINPV)
561                 initial_pvs = MINPV;
562         pvzone = &pvzone_store;
563         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
564                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
565         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
566                 initial_pvs);
567
568         /*
569          * Now it is safe to enable pv_table recording.
570          */
571         pmap_initialized = TRUE;
572 }
573
574 /*
575  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
576  * high water mark so that the system can recover from excessive
577  * numbers of pv entries.
578  */
579 void
580 pmap_init2(void)
581 {
582         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
583
584         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
585         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
586         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
587         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
588         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
589 }
590
591
592 /***************************************************
593  * Low level helper routines.....
594  ***************************************************/
595
596 /*
597  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
598  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
599  * be managed anyhow.
600  *
601  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
602  * this function only applies to the kernel pmap.
603  */
604 static int
605 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
606 {
607         if (pmap != &kernel_pmap)
608                 return 1;
609         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
610                 return 1;
611         else
612                 return 0;
613 }
614
615 /*
616  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
617  *
618  * No requirements.
619  */
620 vm_paddr_t
621 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
622 {
623         vm_paddr_t rtval;
624         pt_entry_t *pte;
625         pd_entry_t pde, *pdep;
626
627         lwkt_gettoken(&vm_token);
628         rtval = 0;
629         pdep = pmap_pde(pmap, va);
630         if (pdep != NULL) {
631                 pde = *pdep;
632                 if (pde) {
633                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
634                                 /* JGV */
635                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
636                         } else {
637                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
638                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
639                         }
640                 }
641         }
642         lwkt_reltoken(&vm_token);
643         return rtval;
644 }
645
646 /*
647  *      Routine:        pmap_kextract
648  *      Function:
649  *              Extract the physical page address associated
650  *              kernel virtual address.
651  */
652 vm_paddr_t
653 pmap_kextract(vm_offset_t va)
654 {
655         pd_entry_t pde;
656         vm_paddr_t pa;
657
658         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
659
660         /*
661          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
662          */
663 #if 0
664         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
665                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
666         } else {
667 #endif
668                 pde = *vtopde(va);
669                 if (pde & VPTE_PS) {
670                         /* JGV */
671                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
672                 } else {
673                         /*
674                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
675                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
676                          * be used to access the PTE because it would use the
677                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
678                          * because the page table page is preserved by the
679                          * promotion.
680                          */
681                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
682                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
683                 }
684 #if 0
685         }
686 #endif
687         return pa;
688 }
689
690 /***************************************************
691  * Low level mapping routines.....
692  ***************************************************/
693
694 /*
695  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
696  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
697  *
698  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
699  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
700  */
701 void
702 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
703 {
704         pt_entry_t *pte;
705         pt_entry_t npte;
706
707         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
708         npte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
709         pte = vtopte(va);
710         if (*pte & VPTE_V)
711                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
712         *pte = npte;
713 }
714
715 /*
716  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
717  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
718  * by other cpus.
719  *
720  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
721  * pmap_kenter_sync*() is called.
722  */
723 void
724 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
725 {
726         pt_entry_t *pte;
727         pt_entry_t npte;
728
729         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
730
731         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
732         pte = vtopte(va);
733         if (*pte & VPTE_V)
734                 pmap_inval_pte_quick(pte, &kernel_pmap, va);
735         *pte = npte;
736         //cpu_invlpg((void *)va);
737 }
738
739 /*
740  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
741  * some other cpu so it can be used on all cpus.
742  *
743  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
744  */
745 void
746 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
747 {
748         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
749 }
750
751 /*
752  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
753  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
754  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
755  *
756  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
757  */
758 void
759 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
760 {
761         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
762 }
763
764 /*
765  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
766  */
767 void
768 pmap_kremove(vm_offset_t va)
769 {
770         pt_entry_t *pte;
771
772         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
773
774         pte = vtopte(va);
775         if (*pte & VPTE_V)
776                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
777         *pte = 0;
778 }
779
780 /*
781  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
782  * only with this cpu.
783  *
784  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
785  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
786  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
787  */
788 void
789 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
790 {
791         pt_entry_t *pte;
792
793         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
794
795         pte = vtopte(va);
796         if (*pte & VPTE_V)
797                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
798         *pte = 0;
799 }
800
801 /*
802  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
803  *      virtual address space.
804  *
805  *      For now, VM is already on, we only need to map the
806  *      specified memory.
807  */
808 vm_offset_t
809 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
810 {
811         return PHYS_TO_DMAP(start);
812 }
813
814
815 /*
816  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
817  */
818 void
819 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
820 {
821         vm_offset_t end_va;
822
823         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
824         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
825
826         while (va < end_va) {
827                 pt_entry_t *pte;
828
829                 pte = vtopte(va);
830                 if (*pte & VPTE_V)
831                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
832                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
833                 va += PAGE_SIZE;
834                 m++;
835         }
836 }
837
838 /*
839  * Undo the effects of pmap_qenter*().
840  */
841 void
842 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
843 {
844         vm_offset_t end_va;
845
846         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
847         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
848
849         while (va < end_va) {
850                 pt_entry_t *pte;
851
852                 pte = vtopte(va);
853                 if (*pte & VPTE_V)
854                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
855                 *pte = 0;
856                 va += PAGE_SIZE;
857         }
858 }
859
860 /*
861  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
862  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
863  *
864  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
865  * the call should be made with a critical section held so the page's object
866  * association remains valid on return.
867  */
868 static vm_page_t
869 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
870 {
871         vm_page_t m;
872
873         do {
874                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
875         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
876
877         return(m);
878 }
879
880 /*
881  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
882  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
883  */
884 void
885 pmap_init_thread(thread_t td)
886 {
887         /* enforce pcb placement */
888         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
889         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
890         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
891 }
892
893 /*
894  * This routine directly affects the fork perf for a process.
895  */
896 void
897 pmap_init_proc(struct proc *p)
898 {
899 }
900
901 /*
902  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
903  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
904  */
905 void
906 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
907 {
908         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
909 }
910
911 /***************************************************
912  * Page table page management routines.....
913  ***************************************************/
914
915 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
916                         vm_page_t m);
917
918 /*
919  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
920  * drops to zero, then it decrements the wire count.
921  *
922  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
923  * on the page.
924  */
925 static int
926 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
927 {
928         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
929                 ;
930         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
931                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
932
933         if (m->hold_count == 1) {
934                 /*
935                  * Unmap the page table page.
936                  */
937                 //abort(); /* JG */
938                 vm_page_busy(m);
939                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
940
941                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
942                         /* PDP page */
943                         pml4_entry_t *pml4;
944                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
945                         *pml4 = 0;
946                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
947                         /* PD page */
948                         pdp_entry_t *pdp;
949                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
950                         *pdp = 0;
951                 } else {
952                         /* PT page */
953                         pd_entry_t *pd;
954                         pd = pmap_pde(pmap, va);
955                         *pd = 0;
956                 }
957
958                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
959                 --pmap->pm_stats.resident_count;
960
961                 if (pmap->pm_ptphint == m)
962                         pmap->pm_ptphint = NULL;
963
964                 if (m->pindex < NUPDE) {
965                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
966                         vm_page_t pdpg;
967
968                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
969                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
970                 }
971                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
972                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
973                         vm_page_t pdppg;
974
975                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
976                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
977                 }
978
979                 /*
980                  * This was our last hold, the page had better be unwired
981                  * after we decrement wire_count.
982                  *
983                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
984                  * multiple wire counts.
985                  */
986                 vm_page_unhold(m);
987                 --m->wire_count;
988                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
989                 --vmstats.v_wire_count;
990                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
991                 vm_page_flash(m);
992                 vm_page_free_zero(m);
993                 return 1;
994         } else {
995                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
996                 vm_page_unhold(m);
997                 return 0;
998         }
999 }
1000
1001 static __inline int
1002 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1003 {
1004         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1005         if (m->hold_count > 1) {
1006                 vm_page_unhold(m);
1007                 return 0;
1008         } else {
1009                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1010         }
1011 }
1012
1013 /*
1014  * After removing a page table entry, this routine is used to
1015  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1016  */
1017 static int
1018 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1019 {
1020         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1021         vm_pindex_t ptepindex;
1022
1023         if (mpte == NULL) {
1024                 /*
1025                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1026                  */
1027                 if (pmap == &kernel_pmap)
1028                         return(0);
1029                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1030                 if (pmap->pm_ptphint &&
1031                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1032                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1033                 } else {
1034                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1035                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1036                 }
1037         }
1038
1039         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1040 }
1041
1042 /*
1043  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1044  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1045  *
1046  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1047  * space, never kernel address space.
1048  */
1049 void
1050 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1051 {
1052         pmap_pinit(pmap);
1053 }
1054
1055 /*
1056  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1057  * such as one in a vmspace structure.
1058  */
1059 void
1060 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1061 {
1062         vm_page_t ptdpg;
1063
1064         /*
1065          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1066          * page directory table.
1067          */
1068         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1069                 pmap->pm_pml4 =
1070                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1071         }
1072
1073         /*
1074          * Allocate an object for the ptes
1075          */
1076         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1077                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1078
1079         /*
1080          * Allocate the page directory page, unless we already have
1081          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1082          * already be set appropriately.
1083          */
1084         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1085                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1086                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1087                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1088                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1089                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1090                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1091                         ++vmstats.v_wire_count;
1092                 ptdpg->wire_count = 1;
1093                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1094         }
1095         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1096                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1097
1098         pmap->pm_count = 1;
1099         pmap->pm_active = 0;
1100         pmap->pm_ptphint = NULL;
1101         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1102         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1103         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1104 }
1105
1106 /*
1107  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1108  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1109  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1110  * of cleanup work to do here.
1111  *
1112  * No requirements.
1113  */
1114 void
1115 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1116 {
1117         vm_page_t p;
1118
1119         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1120         lwkt_gettoken(&vm_token);
1121         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1122                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1123                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1124                 p->wire_count--;
1125                 vmstats.v_wire_count--;
1126                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1127                 vm_page_busy(p);
1128                 vm_page_free_zero(p);
1129                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1130         }
1131         lwkt_reltoken(&vm_token);
1132         if (pmap->pm_pml4) {
1133                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1134                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1135         }
1136         if (pmap->pm_pteobj) {
1137                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1138                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1139         }
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1144  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1145  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1146  * then copies the template.
1147  *
1148  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1149  *
1150  * No requirements.
1151  */
1152 void
1153 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1154 {
1155         crit_enter();
1156         lwkt_gettoken(&vm_token);
1157         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1158         lwkt_reltoken(&vm_token);
1159         crit_exit();
1160 }
1161
1162 /*
1163  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1164  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1165  *
1166  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1167  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1168  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1169  */
1170 static int
1171 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1172 {
1173         /*
1174          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1175          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1176          * might as well be placed directly into the zero queue.
1177          */
1178         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1179                 return 0;
1180
1181         vm_page_busy(p);
1182
1183         /*
1184          * Remove the page table page from the processes address space.
1185          */
1186         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1187                 /*
1188                  * We are the pml4 table itself.
1189                  */
1190                 /* XXX anything to do here? */
1191         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1192                 /*
1193                  * We are a PDP page.
1194                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1195                  */
1196                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1197                 KKASSERT(m4 != NULL);
1198                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1199                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1200                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1201                 pml4[idx] = 0;
1202                 m4->hold_count--;
1203                 /* JG What about wire_count? */
1204         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1205                 /*
1206                  * We are a PD page.
1207                  * We look for the PDP entry that points to us.
1208                  */
1209                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1210                 KKASSERT(m3 != NULL);
1211                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1212                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1213                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1214                 pdp[idx] = 0;
1215                 m3->hold_count--;
1216                 /* JG What about wire_count? */
1217         } else {
1218                 /* We are a PT page.
1219                  * We look for the PD entry that points to us.
1220                  */
1221                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1222                 KKASSERT(m2 != NULL);
1223                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1224                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1225                 pd[idx] = 0;
1226                 m2->hold_count--;
1227                 /* JG What about wire_count? */
1228         }
1229         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1230         --pmap->pm_stats.resident_count;
1231
1232         if (p->hold_count)  {
1233                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1234         }
1235         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1236                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1237
1238         /*
1239          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1240          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1241          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1242          */
1243         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1244                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1245                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1246                 vm_page_wakeup(p);
1247         } else {
1248                 abort();
1249                 p->wire_count--;
1250                 vmstats.v_wire_count--;
1251                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1252                 vm_page_free(p);
1253         }
1254         return 1;
1255 }
1256
1257 /*
1258  * this routine is called if the page table page is not
1259  * mapped correctly.
1260  */
1261 static vm_page_t
1262 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1263 {
1264         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1265
1266         /*
1267          * Find or fabricate a new pagetable page
1268          */
1269         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1270                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1271
1272         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1273                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1274         }
1275
1276         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1277                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1278
1279         /*
1280          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1281          * the caller.
1282          */
1283         m->hold_count++;
1284
1285         if (m->wire_count == 0)
1286                 vmstats.v_wire_count++;
1287         m->wire_count++;
1288
1289         /*
1290          * Map the pagetable page into the process address space, if
1291          * it isn't already there.
1292          */
1293
1294         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1295
1296         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1297                 pml4_entry_t *pml4;
1298                 vm_pindex_t pml4index;
1299
1300                 /* Wire up a new PDP page */
1301                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1302                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1303                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1304                         VPTE_A | VPTE_M;
1305         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1306                 vm_pindex_t pml4index;
1307                 vm_pindex_t pdpindex;
1308                 pml4_entry_t *pml4;
1309                 pdp_entry_t *pdp;
1310
1311                 /* Wire up a new PD page */
1312                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1313                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1314
1315                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1316                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1317                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1318                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1319                              == NULL) {
1320                                 --m->wire_count;
1321                                 vm_page_free(m);
1322                                 return (NULL);
1323                         }
1324                 } else {
1325                         /* Add reference to the PDP page */
1326                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1327                         pdppg->hold_count++;
1328                 }
1329                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1330
1331                 /* Now find the pdp page */
1332                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1333                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1334                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1335                        VPTE_A | VPTE_M;
1336         } else {
1337                 vm_pindex_t pml4index;
1338                 vm_pindex_t pdpindex;
1339                 pml4_entry_t *pml4;
1340                 pdp_entry_t *pdp;
1341                 pd_entry_t *pd;
1342
1343                 /* Wire up a new PT page */
1344                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1345                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1346
1347                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1348                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1349                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1350                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1351                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1352                          * the missing PDP page and will also allocate
1353                          * the PD page we need.
1354                          */
1355                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1356                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1357                              == NULL) {
1358                                 --m->wire_count;
1359                                 vm_page_free(m);
1360                                 return (NULL);
1361                         }
1362                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1363                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1364                 } else {
1365                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1366                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1367                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1368                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1369                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1370                                      == NULL) {
1371                                         --m->wire_count;
1372                                         vm_page_free(m);
1373                                         return (NULL);
1374                                 }
1375                         } else {
1376                                 /* Add reference to the PD page */
1377                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1378                                 pdpg->hold_count++;
1379                         }
1380                 }
1381                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1382
1383                 /* Now we know where the page directory page is */
1384                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1385                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1386                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1387                       VPTE_A | VPTE_M;
1388         }
1389
1390         /*
1391          * Set the page table hint
1392          */
1393         pmap->pm_ptphint = m;
1394
1395         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1396         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1397         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1398         vm_page_wakeup(m);
1399
1400         return m;
1401 }
1402
1403 /*
1404  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1405  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1406  *
1407  * Only used with user pmaps.
1408  */
1409 static vm_page_t
1410 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1411 {
1412         vm_pindex_t ptepindex;
1413         pd_entry_t *pd;
1414         vm_page_t m;
1415
1416         /*
1417          * Calculate pagetable page index
1418          */
1419         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1420
1421         /*
1422          * Get the page directory entry
1423          */
1424         pd = pmap_pde(pmap, va);
1425
1426         /*
1427          * This supports switching from a 2MB page to a
1428          * normal 4K page.
1429          */
1430         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1431                 panic("no promotion/demotion yet");
1432                 *pd = 0;
1433                 pd = NULL;
1434                 /*cpu_invltlb();*/
1435                 /*smp_invltlb();*/
1436         }
1437
1438         /*
1439          * If the page table page is mapped, we just increment the
1440          * hold count, and activate it.
1441          */
1442         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1443                 /* YYY hint is used here on i386 */
1444                 m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1445                 pmap->pm_ptphint = m;
1446                 m->hold_count++;
1447                 return m;
1448         }
1449         /*
1450          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1451          */
1452         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1453 }
1454
1455
1456 /***************************************************
1457  * Pmap allocation/deallocation routines.
1458  ***************************************************/
1459
1460 /*
1461  * Release any resources held by the given physical map.
1462  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1463  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1464  *
1465  * No requirements.
1466  */
1467 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1468
1469 void
1470 pmap_release(struct pmap *pmap)
1471 {
1472         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1473         struct rb_vm_page_scan_info info;
1474
1475         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1476
1477 #if defined(DIAGNOSTIC)
1478         if (object->ref_count != 1)
1479                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1480 #endif
1481
1482         info.pmap = pmap;
1483         info.object = object;
1484         crit_enter();
1485         lwkt_gettoken(&vm_token);
1486         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1487         crit_exit();
1488
1489         do {
1490                 crit_enter();
1491                 info.error = 0;
1492                 info.mpte = NULL;
1493                 info.limit = object->generation;
1494
1495                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1496                                         pmap_release_callback, &info);
1497                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1498                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1499                                 info.error = 1;
1500                 }
1501                 crit_exit();
1502         } while (info.error);
1503         lwkt_reltoken(&vm_token);
1504 }
1505
1506 static int
1507 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1508 {
1509         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1510
1511         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1512                 info->mpte = p;
1513                 return(0);
1514         }
1515         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1516                 info->error = 1;
1517                 return(-1);
1518         }
1519         if (info->object->generation != info->limit) {
1520                 info->error = 1;
1521                 return(-1);
1522         }
1523         return(0);
1524 }
1525
1526 /*
1527  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1528  *
1529  * No requirements.
1530  */
1531 void
1532 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1533 {
1534         vm_paddr_t paddr;
1535         vm_offset_t ptppaddr;
1536         vm_page_t nkpg;
1537         pd_entry_t *pde, newpdir;
1538         pdp_entry_t newpdp;
1539
1540         crit_enter();
1541         lwkt_gettoken(&vm_token);
1542         if (kernel_vm_end == 0) {
1543                 kernel_vm_end = KvaStart;
1544                 nkpt = 0;
1545                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1546                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1547                         nkpt++;
1548                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1549                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1550                                 break;
1551                         }
1552                 }
1553         }
1554         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1555         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1556                 addr = kernel_map.max_offset;
1557         while (kernel_vm_end < addr) {
1558                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1559                 if (pde == NULL) {
1560                         /* We need a new PDP entry */
1561                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1562                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1563                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1564                         if (nkpg == NULL)
1565                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1566                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1567                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1568                                 pmap_zero_page(paddr);
1569                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1570                         newpdp = (pdp_entry_t)
1571                                 (paddr | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1572                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1573                         nkpt++;
1574                         continue; /* try again */
1575                 }
1576                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1577                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1578                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1579                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1580                                 break;
1581                         }
1582                         continue;
1583                 }
1584
1585                 /*
1586                  * This index is bogus, but out of the way
1587                  */
1588                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1589                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1590                 if (nkpg == NULL)
1591                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1592
1593                 vm_page_wire(nkpg);
1594                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1595                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1596                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1597                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | VPTE_V | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1598                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1599                 nkpt++;
1600
1601                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1602                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1603                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1604                         break;
1605                 }
1606         }
1607         lwkt_reltoken(&vm_token);
1608         crit_exit();
1609 }
1610
1611 /*
1612  * Retire the given physical map from service.  Should only be called
1613  * if the map contains no valid mappings.
1614  *
1615  * No requirements.
1616  */
1617 void
1618 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1619 {
1620         if (pmap == NULL)
1621                 return;
1622
1623         lwkt_gettoken(&vm_token);
1624         if (--pmap->pm_count == 0) {
1625                 pmap_release(pmap);
1626                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1627         }
1628         lwkt_reltoken(&vm_token);
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Add a reference to the specified pmap.
1633  *
1634  * No requirements.
1635  */
1636 void
1637 pmap_reference(pmap_t pmap)
1638 {
1639         if (pmap) {
1640                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1641                 ++pmap->pm_count;
1642                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1643         }
1644 }
1645
1646 /************************************************************************
1647  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1648  ************************************************************************
1649  *
1650  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1651  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1652  * calls to the real kernel.
1653  */
1654 void
1655 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1656 {
1657         int r;
1658         void *rp;
1659         vpte_t vpte;
1660
1661 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1662
1663         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1664                 panic("vmspace_create() failed");
1665
1666         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1667                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1668                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1669                           MemImageFd, 0);
1670         if (rp == MAP_FAILED)
1671                 panic("vmspace_mmap: failed");
1672         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1673                          MADV_NOSYNC, 0);
1674         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
1675         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1676                              MADV_SETMAP, vpte);
1677         if (r < 0)
1678                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1679 }
1680
1681 void
1682 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1683 {
1684         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1685                 panic("vmspace_destroy() failed");
1686 }
1687
1688 /***************************************************
1689 * page management routines.
1690  ***************************************************/
1691
1692 /*
1693  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1694  * called from an interrupt.
1695  */
1696 static __inline void
1697 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1698 {
1699         pv_entry_count--;
1700         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1701         zfree(pvzone, pv);
1702 }
1703
1704 /*
1705  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1706  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1707  */
1708 static pv_entry_t
1709 get_pv_entry(void)
1710 {
1711         pv_entry_count++;
1712         if (pv_entry_high_water &&
1713                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1714                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1715                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1716                 wakeup(&vm_pages_needed);
1717         }
1718         return zalloc(pvzone);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * This routine is very drastic, but can save the system
1723  * in a pinch.
1724  *
1725  * No requirements.
1726  */
1727 void
1728 pmap_collect(void)
1729 {
1730         int i;
1731         vm_page_t m;
1732         static int warningdone=0;
1733
1734         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1735                 return;
1736         lwkt_gettoken(&vm_token);
1737         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1738
1739         if (warningdone < 5) {
1740                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1741                 warningdone++;
1742         }
1743
1744         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1745                 m = &vm_page_array[i];
1746                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1747                     (m->flags & PG_BUSY))
1748                         continue;
1749                 pmap_remove_all(m);
1750         }
1751         lwkt_reltoken(&vm_token);
1752 }
1753
1754
1755 /*
1756  * If it is the first entry on the list, it is actually
1757  * in the header and we must copy the following entry up
1758  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1759  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1760  */
1761 static int
1762 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1763 {
1764         pv_entry_t pv;
1765         int rtval;
1766
1767         crit_enter();
1768         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1769                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1770                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1771                                 break;
1772                 }
1773         } else {
1774                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1775                         if (va == pv->pv_va)
1776                                 break;
1777                 }
1778         }
1779
1780         /*
1781          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1782          * managed, even if the page being removed IS managed.
1783          */
1784         rtval = 0;
1785         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1786         if (pv) {
1787                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1788                 m->md.pv_list_count--;
1789                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1790                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1791                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1792                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1793                 ++pmap->pm_generation;
1794                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1795                 free_pv_entry(pv);
1796         }
1797         crit_exit();
1798         return rtval;
1799 }
1800
1801 /*
1802  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1803  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1804  */
1805 static void
1806 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1807 {
1808         pv_entry_t pv;
1809
1810         crit_enter();
1811         pv = get_pv_entry();
1812         pv->pv_va = va;
1813         pv->pv_pmap = pmap;
1814         pv->pv_ptem = mpte;
1815
1816         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1817         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1818         m->md.pv_list_count++;
1819
1820         crit_exit();
1821 }
1822
1823 /*
1824  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1825  */
1826 static int
1827 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1828 {
1829         pt_entry_t oldpte;
1830         vm_page_t m;
1831
1832         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1833         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1834                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1835         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1836
1837 #if 0
1838         /*
1839          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1840          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1841          * the SMP case.
1842          */
1843         if (oldpte & PG_G)
1844                 cpu_invlpg((void *)va);
1845 #endif
1846         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1847         --pmap->pm_stats.resident_count;
1848         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1849                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1850                 if (oldpte & VPTE_M) {
1851 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1852                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1853                                 kprintf(
1854         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1855                                     va, oldpte);
1856                         }
1857 #endif
1858                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1859                                 vm_page_dirty(m);
1860                 }
1861                 if (oldpte & VPTE_A)
1862                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1863                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1864         } else {
1865                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1866         }
1867
1868         return 0;
1869 }
1870
1871 /*
1872  * pmap_remove_page:
1873  *
1874  *      Remove a single page from a process address space.
1875  *
1876  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1877  *      not kernel_pmap.
1878  */
1879 static void
1880 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1881 {
1882         pt_entry_t *pte;
1883
1884         pte = pmap_pte(pmap, va);
1885         if (pte == NULL)
1886                 return;
1887         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
1888                 return;
1889         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1890 }
1891
1892 /*
1893  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1894  *
1895  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
1896  * the page size.
1897  *
1898  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1899  * not kernel_pmap.
1900  *
1901  * No requirements.
1902  */
1903 void
1904 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1905 {
1906         vm_offset_t va_next;
1907         pml4_entry_t *pml4e;
1908         pdp_entry_t *pdpe;
1909         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1910         pt_entry_t *pte;
1911
1912         if (pmap == NULL)
1913                 return;
1914
1915         lwkt_gettoken(&vm_token);
1916         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1917         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1918                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1919                 return;
1920         }
1921
1922         /*
1923          * special handling of removing one page.  a very
1924          * common operation and easy to short circuit some
1925          * code.
1926          */
1927         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
1928                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
1929                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
1930                         pmap_remove_page(pmap, sva);
1931                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1932                         return;
1933                 }
1934         }
1935
1936         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1937                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
1938                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
1939                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
1940                         if (va_next < sva)
1941                                 va_next = eva;
1942                         continue;
1943                 }
1944
1945                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
1946                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
1947                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
1948                         if (va_next < sva)
1949                                 va_next = eva;
1950                         continue;
1951                 }
1952
1953                 /*
1954                  * Calculate index for next page table.
1955                  */
1956                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1957                 if (va_next < sva)
1958                         va_next = eva;
1959
1960                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1961                 ptpaddr = *pde;
1962
1963                 /*
1964                  * Weed out invalid mappings.
1965                  */
1966                 if (ptpaddr == 0)
1967                         continue;
1968
1969                 /*
1970                  * Check for large page.
1971                  */
1972                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
1973                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
1974                         KKASSERT(*pde != 0);
1975                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
1976                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1977                         continue;
1978                 }
1979
1980                 /*
1981                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1982                  * by the current page table page, or to the end of the
1983                  * range being removed.
1984                  */
1985                 if (va_next > eva)
1986                         va_next = eva;
1987
1988                 /*
1989                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1990                  */
1991                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1992                     sva += PAGE_SIZE) {
1993                         if (*pte == 0)
1994                                 continue;
1995                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
1996                                 break;
1997                 }
1998         }
1999         lwkt_reltoken(&vm_token);
2000 }
2001
2002 /*
2003  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2004  * Reflects back modify bits to the pager.
2005  *
2006  * This routine may not be called from an interrupt.
2007  *
2008  * No requirements.
2009  */
2010
2011 static void
2012 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2013 {
2014         pt_entry_t *pte, tpte;
2015         pv_entry_t pv;
2016
2017 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2018         /*
2019          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2020          * pages!
2021          */
2022         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2023                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2024         }
2025 #endif
2026
2027         crit_enter();
2028         lwkt_gettoken(&vm_token);
2029         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2030                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2031                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2032
2033                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2034                 KKASSERT(pte != NULL);
2035
2036                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2037                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2038                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2039                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2040
2041                 if (tpte & VPTE_A)
2042                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2043
2044                 /*
2045                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2046                  */
2047                 if (tpte & VPTE_M) {
2048 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2049                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2050                                 kprintf(
2051         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2052                                     pv->pv_va, tpte);
2053                         }
2054 #endif
2055                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2056                                 vm_page_dirty(m);
2057                 }
2058                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2059                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2060                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2061                 m->md.pv_list_count--;
2062                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2063                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2064                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2065                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2066                 free_pv_entry(pv);
2067         }
2068         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2069         lwkt_reltoken(&vm_token);
2070         crit_exit();
2071 }
2072
2073 /*
2074  * Set the physical protection on the specified range of this map
2075  * as requested.
2076  *
2077  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2078  * not the kernel_pmap.
2079  *
2080  * No requirements.
2081  */
2082 void
2083 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2084 {
2085         vm_offset_t va_next;
2086         pml4_entry_t *pml4e;
2087         pdp_entry_t *pdpe;
2088         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2089         pt_entry_t *pte;
2090
2091         /* JG review for NX */
2092
2093         if (pmap == NULL)
2094                 return;
2095
2096         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2097                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2098                 return;
2099         }
2100
2101         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2102                 return;
2103
2104         lwkt_gettoken(&vm_token);
2105
2106         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2107
2108                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2109                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2110                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2111                         if (va_next < sva)
2112                                 va_next = eva;
2113                         continue;
2114                 }
2115
2116                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2117                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2118                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2119                         if (va_next < sva)
2120                                 va_next = eva;
2121                         continue;
2122                 }
2123
2124                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2125                 if (va_next < sva)
2126                         va_next = eva;
2127
2128                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2129                 ptpaddr = *pde;
2130
2131                 /*
2132                  * Check for large page.
2133                  */
2134                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2135                         /* JG correct? */
2136                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2137                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2138                         continue;
2139                 }
2140
2141                 /*
2142                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2143                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2144                  */
2145                 if (ptpaddr == 0)
2146                         continue;
2147
2148                 if (va_next > eva)
2149                         va_next = eva;
2150
2151                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2152                     sva += PAGE_SIZE) {
2153                         pt_entry_t pbits;
2154                         vm_page_t m;
2155
2156                         /*
2157                          * Clean managed pages and also check the accessed
2158                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2159                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2160                          * access will force a fault rather then setting
2161                          * the modified bit at an unexpected time.
2162                          */
2163                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2164                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2165                                 m = NULL;
2166                                 if (pbits & VPTE_A) {
2167                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2168                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2169                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2170                                 }
2171                                 if (pbits & VPTE_M) {
2172                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2173                                                 if (m == NULL)
2174                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2175                                                 vm_page_dirty(m);
2176                                         }
2177                                 }
2178                         } else {
2179                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2180                         }
2181                 }
2182         }
2183         lwkt_reltoken(&vm_token);
2184 }
2185
2186 /*
2187  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2188  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2189  *
2190  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2191  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2192  *
2193  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2194  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2195  *
2196  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2197  * kernel_pmap.
2198  *
2199  * No requirements.
2200  */
2201 void
2202 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2203            boolean_t wired)
2204 {
2205         vm_paddr_t pa;
2206         pd_entry_t *pde;
2207         pt_entry_t *pte;
2208         vm_paddr_t opa;
2209         pt_entry_t origpte, newpte;
2210         vm_page_t mpte;
2211
2212         if (pmap == NULL)
2213                 return;
2214
2215         va = trunc_page(va);
2216
2217         lwkt_gettoken(&vm_token);
2218
2219         /*
2220          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2221          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2222          */
2223         if (pmap == &kernel_pmap)
2224                 mpte = NULL;
2225         else
2226                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2227
2228         pde = pmap_pde(pmap, va);
2229         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2230                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2231                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2232                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2233         } else {
2234                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2235         }
2236
2237         KKASSERT(pte != NULL);
2238         /*
2239          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2240          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2241          * if an attempt is made to write to the page.
2242          */
2243         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2244         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2245         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2246
2247         if (origpte & VPTE_PS)
2248                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2249
2250         /*
2251          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2252          */
2253         if (origpte && (opa == pa)) {
2254                 /*
2255                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2256                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2257                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2258                  * the PT page will be also.
2259                  */
2260                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2261                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2262                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2263                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2264
2265                 /*
2266                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2267                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2268                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2269                  * bits below.
2270                  */
2271                 if (mpte)
2272                         mpte->hold_count--;
2273
2274                 /*
2275                  * We might be turning off write access to the page,
2276                  * so we go ahead and sense modify status.
2277                  */
2278                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2279                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2280                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2281                                 vm_page_t om;
2282                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2283                                 vm_page_dirty(om);
2284                         }
2285                         pa |= VPTE_MANAGED;
2286                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2287                 }
2288                 goto validate;
2289         }
2290         /*
2291          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2292          * handle validating new mapping.
2293          */
2294         if (opa) {
2295                 int err;
2296                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2297                 if (err)
2298                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2299         }
2300
2301         /*
2302          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2303          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2304          * called at interrupt time.
2305          */
2306         if (pmap_initialized &&
2307             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2308                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2309                 pa |= VPTE_MANAGED;
2310                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2311         }
2312
2313         /*
2314          * Increment counters
2315          */
2316         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2317         if (wired)
2318                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2319
2320 validate:
2321         /*
2322          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2323          */
2324         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
2325
2326         if (wired)
2327                 newpte |= VPTE_WIRED;
2328         if (pmap != &kernel_pmap)
2329                 newpte |= VPTE_U;
2330
2331         /*
2332          * If the mapping or permission bits are different from the
2333          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2334          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2335          * to do now is update the bits.
2336          *
2337          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2338          * fault?
2339          */
2340         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2341                 *pte = newpte | VPTE_A;
2342                 if (newpte & VPTE_W)
2343                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2344         }
2345         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2346         lwkt_reltoken(&vm_token);
2347 }
2348
2349 /*
2350  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2351  *
2352  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2353  *
2354  * No requirements.
2355  */
2356 void
2357 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2358 {
2359         pt_entry_t *pte;
2360         vm_paddr_t pa;
2361         vm_page_t mpte;
2362         vm_pindex_t ptepindex;
2363         pd_entry_t *ptepa;
2364
2365         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2366
2367         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2368
2369         /*
2370          * Calculate pagetable page index
2371          */
2372         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2373
2374         lwkt_gettoken(&vm_token);
2375
2376         do {
2377                 /*
2378                  * Get the page directory entry
2379                  */
2380                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2381
2382                 /*
2383                  * If the page table page is mapped, we just increment
2384                  * the hold count, and activate it.
2385                  */
2386                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2387                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2388                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2389                         if (pmap->pm_ptphint &&
2390                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2391                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2392                         } else {
2393                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2394                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2395                         }
2396                         if (mpte)
2397                                 mpte->hold_count++;
2398                 } else {
2399                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2400                 }
2401         } while (mpte == NULL);
2402
2403         /*
2404          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2405          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2406          * just return.
2407          */
2408         pte = pmap_pte(pmap, va);
2409         if (*pte & VPTE_V) {
2410                 KKASSERT(mpte != NULL);
2411                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2412                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2413                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2414                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2415                 return;
2416         }
2417
2418         /*
2419          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2420          */
2421         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2422                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2423                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2424         }
2425
2426         /*
2427          * Increment counters
2428          */
2429         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2430
2431         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2432
2433         /*
2434          * Now validate mapping with RO protection
2435          */
2436         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2437                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2438         else
2439                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2440         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2441         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2442         lwkt_reltoken(&vm_token);
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2447  * to be used for panic dumps.
2448  */
2449 void *
2450 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2451 {
2452         pmap_kenter(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2453         return ((void *)crashdumpmap);
2454 }
2455
2456 #define MAX_INIT_PT (96)
2457
2458 /*
2459  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2460  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2461  * immediately after an mmap.
2462  *
2463  * No requirements.
2464  */
2465 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2466
2467 void
2468 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2469                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2470                     vm_size_t size, int limit)
2471 {
2472         struct rb_vm_page_scan_info info;
2473         struct lwp *lp;
2474         vm_size_t psize;
2475
2476         /*
2477          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2478          * or object.
2479          */
2480         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2481                 return;
2482
2483         /*
2484          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2485          */
2486         lp = curthread->td_lwp;
2487         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2488                 return;
2489
2490         psize = x86_64_btop(size);
2491
2492         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2493                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2494                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2495                 return;
2496         }
2497
2498         if (psize + pindex > object->size) {
2499                 if (object->size < pindex)
2500                         return;
2501                 psize = object->size - pindex;
2502         }
2503
2504         if (psize == 0)
2505                 return;
2506
2507         /*
2508          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2509          * any valid pages found into the pmap.
2510          *
2511          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2512          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2513          */
2514         info.start_pindex = pindex;
2515         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2516         info.limit = limit;
2517         info.mpte = NULL;
2518         info.addr = addr;
2519         info.pmap = pmap;
2520
2521         crit_enter();
2522         lwkt_gettoken(&vm_token);
2523         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2524                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2525         lwkt_reltoken(&vm_token);
2526         crit_exit();
2527 }
2528
2529 static
2530 int
2531 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2532 {
2533         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2534         vm_pindex_t rel_index;
2535         /*
2536          * don't allow an madvise to blow away our really
2537          * free pages allocating pv entries.
2538          */
2539         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2540                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2541                     return(-1);
2542         }
2543         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2544             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2545                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2546                         vm_page_deactivate(p);
2547                 vm_page_busy(p);
2548                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2549                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2550                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2551                 vm_page_wakeup(p);
2552         }
2553         return(0);
2554 }
2555
2556 /*
2557  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2558  * pre-fault the specified address.
2559  *
2560  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2561  * pte is already loaded into the slot.
2562  *
2563  * No requirements.
2564  */
2565 int
2566 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2567 {
2568         pt_entry_t *pte;
2569         pd_entry_t *pde;
2570         int ret;
2571
2572         lwkt_gettoken(&vm_token);
2573         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2574         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2575                 ret = 0;
2576         } else {
2577                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2578                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2579         }
2580         lwkt_reltoken(&vm_token);
2581         return (ret);
2582 }
2583
2584 /*
2585  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2586  *
2587  * The mapping must already exist in the pmap.
2588  * No other requirements.
2589  */
2590 void
2591 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2592 {
2593         pt_entry_t *pte;
2594
2595         if (pmap == NULL)
2596                 return;
2597
2598         lwkt_gettoken(&vm_token);
2599         pte = pmap_pte(pmap, va);
2600
2601         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2602                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2603         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2604                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2605
2606         /*
2607          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2608          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2609          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2610          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2611          * wiring changes.
2612          */
2613         if (wired)
2614                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2615         else
2616                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2617         lwkt_reltoken(&vm_token);
2618 }
2619
2620 /*
2621  *      Copy the range specified by src_addr/len
2622  *      from the source map to the range dst_addr/len
2623  *      in the destination map.
2624  *
2625  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2626  */
2627 void
2628 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2629         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2630 {
2631         /*
2632          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2633          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2634          * be the case.
2635          *
2636          * FIXME!
2637          */
2638         return;
2639 }
2640
2641 /*
2642  * pmap_zero_page:
2643  *
2644  *      Zero the specified physical page.
2645  *
2646  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2647  *      required.
2648  */
2649 void
2650 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2651 {
2652         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2653
2654         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2655 }
2656
2657 /*
2658  * pmap_page_assertzero:
2659  *
2660  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2661  */
2662 void
2663 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2664 {
2665         int i;
2666
2667         crit_enter();
2668         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2669
2670         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(int)) {
2671             if (*(int *)((char *)virt + i) != 0) {
2672                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2673                     (void *)virt);
2674             }
2675         }
2676         crit_exit();
2677 }
2678
2679 /*
2680  * pmap_zero_page:
2681  *
2682  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2683  *      its contents with bzero.
2684  *
2685  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2686  */
2687 void
2688 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2689 {
2690         crit_enter();
2691         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2692         bzero((char *)virt + off, size);
2693         crit_exit();
2694 }
2695
2696 /*
2697  * pmap_copy_page:
2698  *
2699  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2700  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2701  *      is required.
2702  */
2703 void
2704 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2705 {
2706         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2707
2708         crit_enter();
2709         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2710         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2711         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2712         crit_exit();
2713 }
2714
2715 /*
2716  * pmap_copy_page_frag:
2717  *
2718  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2719  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2720  *      is required.
2721  */
2722 void
2723 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2724 {
2725         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2726
2727         crit_enter();
2728         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2729         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2730         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2731               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2732               bytes);
2733         crit_exit();
2734 }
2735
2736 /*
2737  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2738  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2739  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2740  * subset of pmaps for proper page aging.
2741  *
2742  * No other requirements.
2743  */
2744 boolean_t
2745 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2746 {
2747         pv_entry_t pv;
2748         int loops = 0;
2749
2750         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2751                 return FALSE;
2752
2753         crit_enter();
2754         lwkt_gettoken(&vm_token);
2755
2756         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2757                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2758                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2759                         crit_exit();
2760                         return TRUE;
2761                 }
2762                 loops++;
2763                 if (loops >= 16)
2764                         break;
2765         }
2766         lwkt_reltoken(&vm_token);
2767         crit_exit();
2768         return (FALSE);
2769 }
2770
2771 /*
2772  * Remove all pages from specified address space this aids process
2773  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2774  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2775  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2776  * of running down an entire address space.
2777  *
2778  * No other requirements.
2779  */
2780 void
2781 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2782 {
2783         pt_entry_t *pte, tpte;
2784         pv_entry_t pv, npv;
2785         vm_page_t m;
2786         int save_generation;
2787
2788         crit_enter();
2789         lwkt_gettoken(&vm_token);
2790         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2791                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2792                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2793                         continue;
2794                 }
2795
2796                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2797
2798                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2799
2800                 /*
2801                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2802                  * at this time
2803                  */
2804                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2805                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2806                         continue;
2807                 }
2808                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2809
2810                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
2811
2812                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2813                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2814
2815                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2816                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2817
2818                 /*
2819                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2820                  */
2821                 if (tpte & VPTE_M) {
2822                         vm_page_dirty(m);
2823                 }
2824
2825                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2826                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2827                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2828
2829                 m->md.pv_list_count--;
2830                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2831                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2832                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2833
2834                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2835                 free_pv_entry(pv);
2836
2837                 /*
2838                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2839                  * calls and other removals were made.
2840                  */
2841                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2842                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2843                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2844                 }
2845         }
2846         lwkt_reltoken(&vm_token);
2847         crit_exit();
2848 }
2849
2850 /*
2851  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2852  */
2853 static boolean_t
2854 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2855 {
2856         pv_entry_t pv;
2857         pt_entry_t *pte;
2858
2859         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2860                 return FALSE;
2861
2862         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2863                 return FALSE;
2864
2865         crit_enter();
2866
2867         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2868                 /*
2869                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2870                  * mark clean_map and ptes as never
2871                  * modified.
2872                  */
2873                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2874                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2875                                 continue;
2876                 }
2877
2878 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2879                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2880                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2881                         continue;
2882                 }
2883 #endif
2884                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2885                 if (*pte & bit) {
2886                         crit_exit();
2887                         return TRUE;
2888                 }
2889         }
2890         crit_exit();
2891         return (FALSE);
2892 }
2893
2894 /*
2895  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2896  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2897  *
2898  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2899  */
2900 static __inline void
2901 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2902 {
2903         pv_entry_t pv;
2904         pt_entry_t *pte;
2905         pt_entry_t pbits;
2906
2907         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2908                 return;
2909
2910         crit_enter();
2911
2912         /*
2913          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2914          * setting RO do we need to clear the VAC?
2915          */
2916         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2917                 /*
2918                  * don't write protect pager mappings
2919                  */
2920                 if (bit == VPTE_W) {
2921                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2922                                 continue;
2923                 }
2924
2925 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2926                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2927                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2928                         continue;
2929                 }
2930 #endif
2931
2932                 /*
2933                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2934                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2935                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2936                  *
2937                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2938                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2939                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2940                  * will never set our Modify bit again.
2941                  */
2942                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2943                 if (*pte & bit) {
2944                         if (bit == VPTE_W) {
2945                                 /*
2946                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2947                                  * VPTE_W
2948                                  */
2949                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2950                                                        pv->pv_va);
2951                                 if (pbits & VPTE_M)
2952                                         vm_page_dirty(m);
2953                         } else if (bit == VPTE_M) {
2954                                 /*
2955                                  * We do not have to make the page read-only
2956                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2957                                  * kernel will make the real PTE read-only
2958                                  * or otherwise detect the write and set
2959                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2960                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2961                                  * above).  This allows the real kernel to
2962                                  * handle the write fault without forwarding
2963                                  * the fault to us.
2964                                  */
2965                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2966                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2967                                 /*
2968                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2969                                  * the caller doesn't want us to update
2970                                  * the dirty status of the VM page.
2971                                  */
2972                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2973                         } else {
2974                                 /*
2975                                  * We've been asked to clear bits that do
2976                                  * not interact with hardware.
2977                                  */
2978                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2979                         }
2980                 }
2981         }
2982         crit_exit();
2983 }
2984
2985 /*
2986  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2987  *
2988  * No other requirements.
2989  */
2990 void
2991 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2992 {
2993         /* JG NX support? */
2994         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2995                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2996                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2997                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
2998                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2999                 } else {
3000                         pmap_remove_all(m);
3001                 }
3002                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3003         }
3004 }
3005
3006 vm_paddr_t
3007 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3008 {
3009         return (x86_64_ptob(ppn));
3010 }
3011
3012 /*
3013  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3014  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3015  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3016  * reference bits set.
3017  *
3018  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3019  * should be tested and standardized at some point in the future for
3020  * optimal aging of shared pages.
3021  *
3022  * No other requirements.
3023  */
3024 int
3025 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3026 {
3027         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3028         pt_entry_t *pte;
3029         int rtval = 0;
3030
3031         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3032                 return (rtval);
3033
3034         crit_enter();
3035         lwkt_gettoken(&vm_token);
3036
3037         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3038
3039                 pvf = pv;
3040
3041                 do {
3042                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3043
3044                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3045
3046                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3047
3048                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3049                                 continue;
3050
3051                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3052
3053                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3054 #ifdef SMP
3055                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3056 #else
3057                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
3058 #endif
3059                                 rtval++;
3060                                 if (rtval > 4) {
3061                                         break;
3062                                 }
3063                         }
3064                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3065         }
3066         lwkt_reltoken(&vm_token);
3067         crit_exit();
3068
3069         return (rtval);
3070 }
3071
3072 /*
3073  * Return whether or not the specified physical page was modified
3074  * in any physical maps.
3075  *
3076  * No other requirements.
3077  */
3078 boolean_t
3079 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3080 {
3081         boolean_t res;
3082
3083         lwkt_gettoken(&vm_token);
3084         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3085         lwkt_reltoken(&vm_token);
3086         return (res);
3087 }
3088
3089 /*
3090  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3091  *
3092  * No other requirements.
3093  */
3094 void
3095 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3096 {
3097         lwkt_gettoken(&vm_token);
3098         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3099         lwkt_reltoken(&vm_token);
3100 }
3101
3102 /*
3103  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3104  *
3105  * No other requirements.
3106  */
3107 void
3108 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3109 {
3110         lwkt_gettoken(&vm_token);
3111         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3112         lwkt_reltoken(&vm_token);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * Miscellaneous support routines follow
3117  */
3118
3119 static void
3120 i386_protection_init(void)
3121 {
3122         int *kp, prot;
3123
3124         kp = protection_codes;
3125         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3126                 if (prot & VM_PROT_READ)
3127                         *kp |= VPTE_R;
3128                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3129                         *kp |= VPTE_W;
3130                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3131                         *kp |= VPTE_X;
3132                 ++kp;
3133         }
3134 }
3135
3136 /*
3137  * Perform the pmap work for mincore
3138  *
3139  * No other requirements.
3140  */
3141 int
3142 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3143 {
3144         pt_entry_t *ptep, pte;
3145         vm_page_t m;
3146         int val = 0;
3147
3148         lwkt_gettoken(&vm_token);
3149         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3150
3151         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3152                 vm_paddr_t pa;
3153
3154                 val = MINCORE_INCORE;
3155                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3156                         goto done;
3157
3158                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3159
3160                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3161
3162                 /*
3163                  * Modified by us
3164                  */
3165                 if (pte & VPTE_M)
3166                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3167                 /*
3168                  * Modified by someone
3169                  */
3170                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3171                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3172                 /*
3173                  * Referenced by us
3174                  */
3175                 if (pte & VPTE_A)
3176                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3177
3178                 /*
3179                  * Referenced by someone
3180                  */
3181                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3182                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3183                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3184                 }
3185         }
3186 done:
3187         lwkt_reltoken(&vm_token);
3188         return val;
3189 }
3190
3191 /*
3192  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3193  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3194  */
3195 void
3196 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3197 {
3198         struct vmspace *oldvm;
3199         struct lwp *lp;
3200
3201         crit_enter();
3202         oldvm = p->p_vmspace;
3203         if (oldvm != newvm) {
3204                 p->p_vmspace = newvm;
3205                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3206                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3207                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3208                 if (adjrefs) {
3209                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3210                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3211                 }
3212         }
3213         crit_exit();
3214 }
3215
3216 /*
3217  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3218  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3219  * on a per-lwp basis.
3220  */
3221 void
3222 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3223 {
3224         struct vmspace *oldvm;
3225         struct pmap *pmap;
3226
3227         crit_enter();
3228         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3229
3230         if (oldvm != newvm) {
3231                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3232                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3233                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3234 #if defined(SMP)
3235                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3236 #else
3237                         pmap->pm_active |= 1;
3238 #endif
3239 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3240                         tlb_flush_count++;
3241 #endif
3242                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3243 #if defined(SMP)
3244                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active,
3245                                           1 << mycpu->gd_cpuid);
3246 #else
3247                         pmap->pm_active &= ~1;
3248 #endif
3249                 }
3250         }
3251         crit_exit();
3252 }
3253
3254 vm_offset_t
3255 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3256 {
3257
3258         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3259                 return addr;
3260         }
3261
3262         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3263         return addr;
3264 }