Merge branch 'vendor/ZLIB'
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
45  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.87 2008/08/25 17:01:38 dillon Exp $
46  */
47
48 /*
49  * Manages physical address maps.
50  *
51  * In most cases the vm_token must be held when manipulating a user pmap
52  * or elements within a vm_page, and the kvm_token must be held when
53  * manipulating the kernel pmap.  Operations on user pmaps may require
54  * additional synchronization.
55  *
56  * In some cases the caller may hold the required tokens to prevent pmap
57  * functions from blocking on those same tokens.  This typically only works
58  * for lookup-style operations.
59  */
60 /*
61  * PMAP_DEBUG - see platform/pc32/include/pmap.h
62  */
63
64 #include "opt_disable_pse.h"
65 #include "opt_pmap.h"
66 #include "opt_msgbuf.h"
67
68 #include <sys/param.h>
69 #include <sys/systm.h>
70 #include <sys/kernel.h>
71 #include <sys/proc.h>
72 #include <sys/msgbuf.h>
73 #include <sys/vmmeter.h>
74 #include <sys/mman.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_base/apic/apicreg.h>
98 #include <machine/globaldata.h>
99 #include <machine/pmap.h>
100 #include <machine/pmap_inval.h>
101
102 #define PMAP_KEEP_PDIRS
103 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
104 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
105 #define PMAP_PVLIMIT     1400000        /* i386 kvm problems */
106 #endif
107
108 #if defined(DIAGNOSTIC)
109 #define PMAP_DIAGNOSTIC
110 #endif
111
112 #define MINPV 2048
113
114 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
115 #define PMAP_INLINE __inline
116 #else
117 #define PMAP_INLINE
118 #endif
119
120 /*
121  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
122  */
123 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
124 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
125
126 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
127 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
128 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
129 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
130 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
131
132 /*
133  * Given a map and a machine independent protection code,
134  * convert to a vax protection code.
135  */
136 #define pte_prot(m, p)          \
137         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
138 static int protection_codes[8];
139
140 struct pmap kernel_pmap;
141 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
142
143 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
144 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
145 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
146 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
147 vm_offset_t virtual2_start;
148 vm_offset_t virtual2_end;
149 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
150 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
151 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
152 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
153 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
154 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
155
156 static vm_object_t kptobj;
157
158 static int nkpt;
159 vm_offset_t kernel_vm_end;
160
161 /*
162  * Data for the pv entry allocation mechanism
163  */
164 static vm_zone_t pvzone;
165 static struct vm_zone pvzone_store;
166 static struct vm_object pvzone_obj;
167 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
168 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
169 static struct pv_entry *pvinit;
170
171 /*
172  * Considering all the issues I'm having with pmap caching, if breakage
173  * continues to occur, and for debugging, I've added a sysctl that will
174  * just do an unconditional invltlb.
175  */
176 static int dreadful_invltlb;
177
178 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, dreadful_invltlb,
179            CTLFLAG_RW, &dreadful_invltlb, 0, "Debugging sysctl to force invltlb on pmap operations");
180
181 /*
182  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
183  */
184 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
185 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
186 static pt_entry_t *msgbufmap;
187 struct msgbuf *msgbufp=0;
188
189 /*
190  * Crashdump maps.
191  */
192 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
193 static caddr_t crashdumpmap;
194
195 extern pt_entry_t *SMPpt;
196
197 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
198 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
199 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
200 static void     i386_protection_init (void);
201 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
202
203 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
204 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
205                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
206 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
207                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
208 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
209                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
210 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
211 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
212                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
213
214 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
215
216 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
217 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
218 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
219 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
220 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
221 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
222
223 static unsigned pdir4mb;
224
225 /*
226  * Move the kernel virtual free pointer to the next
227  * 4MB.  This is used to help improve performance
228  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
229  * (.text, .data, .bss)
230  */
231 static
232 vm_offset_t
233 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
234 {
235         vm_offset_t newaddr = addr;
236 #ifndef DISABLE_PSE
237         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
238                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
239         }
240 #endif
241         return newaddr;
242 }
243
244 /*
245  * This function returns a pointer to the pte entry in the pmap and has
246  * the side effect of potentially retaining a cached mapping of the pmap.
247  *
248  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
249  * until the caller blocks or releases the token.
250  */
251 static
252 unsigned *
253 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
254 {
255         unsigned *pdeaddr;
256
257         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
258         if (pmap) {
259                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
260                 if (*pdeaddr & PG_PS)
261                         return pdeaddr;
262                 if (*pdeaddr)
263                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
264         }
265         return (0);
266 }
267
268 /*
269  * pmap_pte using the kernel_pmap
270  *
271  * Used for debugging, no requirements.
272  */
273 unsigned *
274 pmap_kernel_pte(vm_offset_t va)
275 {
276         unsigned *pdeaddr;
277
278         pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(&kernel_pmap, va);
279         if (*pdeaddr & PG_PS)
280                 return pdeaddr;
281         if (*pdeaddr)
282                 return (unsigned *)vtopte(va);
283         return(0);
284 }
285
286 /*
287  * pmap_pte_quick:
288  *
289  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
290  * This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
291  * the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
292  * to do an entire invltlb when checking a single mapping.
293  *
294  * Should only be called while in a critical section.
295  *
296  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
297  * until the caller blocks or releases the token.
298  */
299 static
300 unsigned *
301 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
302 {
303         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
304         unsigned pde, newpf;
305
306         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
307         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
308                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
309                 unsigned index = i386_btop(va);
310                 /* are we current address space or kernel? */
311                 if ((pmap == &kernel_pmap) ||
312                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
313                         return (unsigned *) PTmap + index;
314                 }
315                 newpf = pde & PG_FRAME;
316                 if (((*(unsigned *)gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
317                         *(unsigned *)gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
318                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
319                 }
320                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
321         }
322         return (0);
323 }
324
325
326 /*
327  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
328  *
329  * On the i386 this is called after mapping has already been enabled
330  * and just syncs the pmap module with what has already been done.
331  * [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
332  * mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
333  * from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
334  * (physical) address starting relative to 0]
335  */
336 void
337 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
338 {
339         vm_offset_t va;
340         pt_entry_t *pte;
341         struct mdglobaldata *gd;
342         int i;
343         int pg;
344
345         KvaStart = (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0);
346         KvaSize = (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0) - KvaStart;
347         KvaEnd  = KvaStart + KvaSize;
348
349         avail_start = firstaddr;
350
351         /*
352          * XXX The calculation of virtual_start is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE
353          * too large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
354          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
355          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
356          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
357          * in this calculation.
358          */
359         virtual_start = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
360         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
361         virtual_end = VADDR(KPTDI+NKPDE-1, NPTEPG-1);
362
363         /*
364          * Initialize protection array.
365          */
366         i386_protection_init();
367
368         /*
369          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
370          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
371          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
372          */
373         kernel_pmap.pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
374         kernel_pmap.pm_count = 1;
375         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
376         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
377         nkpt = NKPT;
378
379         /*
380          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
381          * mapping of pages.
382          */
383 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
384         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
385
386         va = virtual_start;
387         pte = (pt_entry_t *) pmap_kernel_pte(va);
388
389         /*
390          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
391          */
392         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
393
394         /*
395          * Crashdump maps.
396          */
397         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
398
399         /*
400          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
401          * /dev/mem.
402          */
403         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
404
405         /*
406          * msgbufp is used to map the system message buffer.
407          * XXX msgbufmap is not used.
408          */
409         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
410                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
411
412         virtual_start = va;
413
414         *(int *) CMAP1 = 0;
415         for (i = 0; i < NKPT; i++)
416                 PTD[i] = 0;
417
418         /*
419          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
420          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
421          * works under UP because self-referential page table mappings
422          */
423 #ifdef SMP
424         pgeflag = 0;
425 #else
426         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
427                 pgeflag = PG_G;
428 #endif
429         
430 /*
431  * Initialize the 4MB page size flag
432  */
433         pseflag = 0;
434 /*
435  * The 4MB page version of the initial
436  * kernel page mapping.
437  */
438         pdir4mb = 0;
439
440 #if !defined(DISABLE_PSE)
441         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
442                 unsigned ptditmp;
443                 /*
444                  * Note that we have enabled PSE mode
445                  */
446                 pseflag = PG_PS;
447                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
448                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
449                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
450                 pdir4mb = ptditmp;
451
452 #ifndef SMP
453                 /*
454                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
455                  * now because the APs will not be able to use it when
456                  * they boot up.
457                  */
458                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
459
460                 /*
461                  * We can do the mapping here for the single processor
462                  * case.  We simply ignore the old page table page from
463                  * now on.
464                  */
465                 /*
466                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
467                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
468                  */
469                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
470                 kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
471                 cpu_invltlb();
472 #endif
473         }
474 #endif
475
476         /*
477          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
478          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
479          * portion.
480          */
481         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
482         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
483         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
484         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
485         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
486         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
487         gd->gd_GDMAP1 = &PTD[APTDPTDI];
488         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
489         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
490         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
491         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
492         gd->gd_GDADDR1= (unsigned *)VADDR(APTDPTDI, 0);
493
494         cpu_invltlb();
495 }
496
497 #ifdef SMP
498 /*
499  * Set 4mb pdir for mp startup
500  */
501 void
502 pmap_set_opt(void)
503 {
504         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
505                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
506                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
507                         kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] =
508                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
509                         cpu_invltlb();
510                 }
511         }
512 }
513 #endif
514
515 /*
516  * Initialize the pmap module, called by vm_init()
517  *
518  * Called from the low level boot code only.
519  */
520 void
521 pmap_init(void)
522 {
523         int i;
524         int initial_pvs;
525
526         /*
527          * object for kernel page table pages
528          */
529         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
530
531         /*
532          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
533          * pv_head_table.
534          */
535
536         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
537                 vm_page_t m;
538
539                 m = &vm_page_array[i];
540                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
541                 m->md.pv_list_count = 0;
542         }
543
544         /*
545          * init the pv free list
546          */
547         initial_pvs = vm_page_array_size;
548         if (initial_pvs < MINPV)
549                 initial_pvs = MINPV;
550         pvzone = &pvzone_store;
551         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
552                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
553         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
554                   pvinit, initial_pvs);
555
556         /*
557          * Now it is safe to enable pv_table recording.
558          */
559         pmap_initialized = TRUE;
560 }
561
562 /*
563  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
564  * high water mark so that the system can recover from excessive
565  * numbers of pv entries.
566  *
567  * Called from the low level boot code only.
568  */
569 void
570 pmap_init2(void)
571 {
572         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
573         int entry_max;
574
575         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
576         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
577
578 #ifdef PMAP_PVLIMIT
579         /*
580          * Horrible hack for systems with a lot of memory running i386.
581          * the calculated pv_entry_max can wind up eating a ton of KVM
582          * so put a cap on the number of entries if the user did not
583          * change any of the values.   This saves about 44MB of KVM on
584          * boxes with 3+GB of ram.
585          *
586          * On the flip side, this makes it more likely that some setups
587          * will run out of pv entries.  Those sysads will have to bump
588          * the limit up with vm.pamp.pv_entries or vm.pmap.shpgperproc.
589          */
590         if (shpgperproc == PMAP_SHPGPERPROC) {
591                 if (pv_entry_max > PMAP_PVLIMIT)
592                         pv_entry_max = PMAP_PVLIMIT;
593         }
594 #endif
595         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
596         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
597
598         /*
599          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
600          */
601         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
602         if (entry_max <= 0)
603                 entry_max = 1;
604
605         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
606 }
607
608
609 /***************************************************
610  * Low level helper routines.....
611  ***************************************************/
612
613 #ifdef PMAP_DEBUG
614
615 static void
616 test_m_maps_pv(vm_page_t m, pv_entry_t pv)
617 {
618         pv_entry_t spv;
619
620         crit_enter();
621 #ifdef PMAP_DEBUG
622         KKASSERT(pv->pv_m == m);
623 #endif
624         TAILQ_FOREACH(spv, &m->md.pv_list, pv_list) {
625                 if (pv == spv) {
626                         crit_exit();
627                         return;
628                 }
629         }
630         crit_exit();
631         panic("test_m_maps_pv: failed m %p pv %p\n", m, pv);
632 }
633
634 static void
635 ptbase_assert(struct pmap *pmap)
636 {
637         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
638
639         /* are we current address space or kernel? */
640         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned)PTDpde) & PG_FRAME))
641                 return;
642         KKASSERT(frame == (*mdcpu->gd_GDMAP1 & PG_FRAME));
643 }
644
645 #else
646
647 #define test_m_maps_pv(m, pv)
648 #define ptbase_assert(pmap)
649
650 #endif
651
652 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
653
654 /*
655  * This code checks for non-writeable/modified pages.
656  * This should be an invalid condition.
657  */
658 static int
659 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
660 {
661         int pte;
662
663         pte = (int) ptea;
664
665         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
666                 return 1;
667         else
668                 return 0;
669 }
670 #endif
671
672
673 /*
674  * This routine defines the region(s) of memory that should not be tested
675  * for the modified bit.
676  *
677  * No requirements.
678  */
679 static PMAP_INLINE int
680 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
681 {
682         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
683                 return 1;
684         else
685                 return 0;
686 }
687
688 /*
689  * Retrieve the mapped page table base for a particular pmap.  Use our self
690  * mapping for the kernel_pmap or our current pmap.
691  *
692  * For foreign pmaps we use the per-cpu page table map.  Since this involves
693  * installing a ptd it's actually (per-process x per-cpu).  However, we
694  * still cannot depend on our mapping to survive thread switches because
695  * the process might be threaded and switching to another thread for the
696  * same process on the same cpu will allow that other thread to make its
697  * own mapping.
698  *
699  * This could be a bit confusing but the jist is for something like the
700  * vkernel which uses foreign pmaps all the time this represents a pretty
701  * good cache that avoids unnecessary invltlb()s.
702  *
703  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
704  * until the caller blocks or releases the token.
705  */
706 static unsigned *
707 get_ptbase(pmap_t pmap)
708 {
709         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
710         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
711
712         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
713
714         /*
715          * We can use PTmap if the pmap is our current address space or
716          * the kernel address space.
717          */
718         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
719                 return (unsigned *) PTmap;
720         }
721
722         /*
723          * Otherwise we use the per-cpu alternative page table map.  Each
724          * cpu gets its own map.  Because of this we cannot use this map
725          * from interrupts or threads which can preempt.
726          *
727          * Even if we already have the map cached we may still have to
728          * invalidate the TLB if another cpu modified a PDE in the map.
729          */
730         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
731                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
732
733         if ((*gd->gd_GDMAP1 & PG_FRAME) != frame) {
734                 *gd->gd_GDMAP1 = frame | PG_RW | PG_V;
735                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
736                 cpu_invltlb();
737         } else if ((pmap->pm_cached & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
738                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
739                 cpu_invltlb();
740         } else if (dreadful_invltlb) {
741                 cpu_invltlb();
742         }
743         return ((unsigned *)gd->gd_GDADDR1);
744 }
745
746 /*
747  * pmap_extract:
748  *
749  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
750  *
751  * The caller may hold vm_token if it desires non-blocking operation.
752  */
753 vm_paddr_t 
754 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
755 {
756         vm_offset_t rtval;
757         vm_offset_t pdirindex;
758
759         lwkt_gettoken(&vm_token);
760         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
761         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
762                 unsigned *pte;
763                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
764                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
765                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
766                 } else {
767                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
768                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
769                 }
770         } else {
771                 rtval = 0;
772         }
773         lwkt_reltoken(&vm_token);
774         return rtval;
775 }
776
777 /***************************************************
778  * Low level mapping routines.....
779  ***************************************************/
780
781 /*
782  * Map a wired VM page to a KVA, fully SMP synchronized.
783  *
784  * No requirements, non blocking.
785  */
786 void 
787 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
788 {
789         unsigned *pte;
790         unsigned npte;
791         pmap_inval_info info;
792
793         pmap_inval_init(&info);
794         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
795         pte = (unsigned *)vtopte(va);
796         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
797         *pte = npte;
798         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
799         pmap_inval_done(&info);
800 }
801
802 /*
803  * Map a wired VM page to a KVA, synchronized on current cpu only.
804  *
805  * No requirements, non blocking.
806  */
807 void
808 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
809 {
810         unsigned *pte;
811         unsigned npte;
812
813         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
814         pte = (unsigned *)vtopte(va);
815         *pte = npte;
816         cpu_invlpg((void *)va);
817 }
818
819 /*
820  * Synchronize a previously entered VA on all cpus.
821  *
822  * No requirements, non blocking.
823  */
824 void
825 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
826 {
827         pmap_inval_info info;
828
829         pmap_inval_init(&info);
830         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
831         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
832         pmap_inval_done(&info);
833 }
834
835 /*
836  * Synchronize a previously entered VA on the current cpu only.
837  *
838  * No requirements, non blocking.
839  */
840 void
841 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
842 {
843         cpu_invlpg((void *)va);
844 }
845
846 /*
847  * Remove a page from the kernel pagetables, fully SMP synchronized.
848  *
849  * No requirements, non blocking.
850  */
851 void
852 pmap_kremove(vm_offset_t va)
853 {
854         unsigned *pte;
855         pmap_inval_info info;
856
857         pmap_inval_init(&info);
858         pte = (unsigned *)vtopte(va);
859         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
860         *pte = 0;
861         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
862         pmap_inval_done(&info);
863 }
864
865 /*
866  * Remove a page from the kernel pagetables, synchronized on current cpu only.
867  *
868  * No requirements, non blocking.
869  */
870 void
871 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
872 {
873         unsigned *pte;
874         pte = (unsigned *)vtopte(va);
875         *pte = 0;
876         cpu_invlpg((void *)va);
877 }
878
879 /*
880  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
881  * synchronized on the current cpu only.
882  *
883  * No requirements, non blocking.
884  */
885 void
886 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
887 {
888         atomic_set_int(vtopte(va), PG_RW);
889         cpu_invlpg((void *)va);
890 }
891
892 /*
893  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
894  * synchronized on the current cpu only.
895  *
896  * No requirements, non blocking.
897  */
898 void
899 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
900 {
901         atomic_set_int(vtopte(va), PG_N);
902         cpu_invlpg((void *)va);
903 }
904
905 /*
906  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
907  *
908  * No requirements, non blocking.
909  */
910 vm_offset_t
911 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
912 {
913         vm_offset_t     sva, virt;
914
915         sva = virt = *virtp;
916         while (start < end) {
917                 pmap_kenter(virt, start);
918                 virt += PAGE_SIZE;
919                 start += PAGE_SIZE;
920         }
921         *virtp = virt;
922         return (sva);
923 }
924
925 /*
926  * Add a list of wired pages to the kva, fully SMP synchronized.
927  *
928  * No requirements, non blocking.
929  */
930 void
931 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
932 {
933         vm_offset_t end_va;
934
935         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
936                 
937         while (va < end_va) {
938                 unsigned *pte;
939
940                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
941                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
942                 cpu_invlpg((void *)va);
943                 va += PAGE_SIZE;
944                 m++;
945         }
946 #ifdef SMP
947         smp_invltlb();  /* XXX */
948 #endif
949 }
950
951 /*
952  * Remove pages from KVA, fully SMP synchronized.
953  *
954  * No requirements, non blocking.
955  */
956 void
957 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
958 {
959         vm_offset_t end_va;
960
961         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
962
963         while (va < end_va) {
964                 unsigned *pte;
965
966                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
967                 *pte = 0;
968                 cpu_invlpg((void *)va);
969                 va += PAGE_SIZE;
970         }
971 #ifdef SMP
972         smp_invltlb();
973 #endif
974 }
975
976 /*
977  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
978  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
979  *
980  * The caller must hold vm_token.
981  */
982 static vm_page_t
983 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
984 {
985         vm_page_t m;
986
987         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
988         do {
989                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
990         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
991
992         return(m);
993 }
994
995 /*
996  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
997  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
998  */
999 void
1000 pmap_init_thread(thread_t td)
1001 {
1002         /* enforce pcb placement */
1003         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1004         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1005         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
1006 }
1007
1008 /*
1009  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1010  */
1011 void
1012 pmap_init_proc(struct proc *p)
1013 {
1014 }
1015
1016 /*
1017  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
1018  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
1019  */
1020 void
1021 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
1022 {
1023         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
1024 }
1025
1026 /***************************************************
1027  * Page table page management routines.....
1028  ***************************************************/
1029
1030 /*
1031  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1032  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1033  *
1034  * The caller must hold vm_token.
1035  * This function can block.
1036  */
1037 static int 
1038 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
1039 {
1040         /* 
1041          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1042          * any active flushes if we block.
1043          */
1044         if (m->flags & PG_BUSY) {
1045                 pmap_inval_flush(info);
1046                 while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
1047                         ;
1048         }
1049         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1050                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1051
1052         if (m->hold_count == 1) {
1053                 /*
1054                  * Unmap the page table page.
1055                  *
1056                  * NOTE: We must clear pm_cached for all cpus, including
1057                  *       the current one, when clearing a page directory
1058                  *       entry.
1059                  */
1060                 vm_page_busy(m);
1061                 pmap_inval_interlock(info, pmap, -1);
1062                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1063                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1064                 pmap->pm_cached = 0;
1065                 pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1066
1067                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1068                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1069
1070                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1071                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1072
1073                 /*
1074                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1075                  * after we decrement wire_count.
1076                  * 
1077                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1078                  * multiple wire counts.
1079                  */
1080                 vm_page_unhold(m);
1081                 --m->wire_count;
1082                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1083                 --vmstats.v_wire_count;
1084                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1085                 vm_page_flash(m);
1086                 vm_page_free_zero(m);
1087                 return 1;
1088         } else {
1089                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1090                 vm_page_unhold(m);
1091                 return 0;
1092         }
1093 }
1094
1095 /*
1096  * The caller must hold vm_token.
1097  * This function can block.
1098  */
1099 static PMAP_INLINE int
1100 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1101 {
1102         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1103         if (m->hold_count > 1) {
1104                 vm_page_unhold(m);
1105                 return 0;
1106         } else {
1107                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
1108         }
1109 }
1110
1111 /*
1112  * After removing a (user) page table entry, this routine is used to
1113  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1114  *
1115  * The caller must hold vm_token.
1116  * This function can block regardless.
1117  */
1118 static int
1119 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1120               pmap_inval_info_t info)
1121 {
1122         unsigned ptepindex;
1123
1124         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1125                 return 0;
1126
1127         if (mpte == NULL) {
1128                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1129                 if (pmap->pm_ptphint &&
1130                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1131                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1132                 } else {
1133                         pmap_inval_flush(info);
1134                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1135                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1136                 }
1137         }
1138
1139         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1140 }
1141
1142 /*
1143  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1144  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1145  *
1146  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1147  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1148  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1149  *
1150  * No requirements.
1151  */
1152 void
1153 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1154 {
1155         pmap->pm_pdir =
1156                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1157         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1158         pmap->pm_count = 1;
1159         pmap->pm_active = 0;
1160         pmap->pm_cached = 0;
1161         pmap->pm_ptphint = NULL;
1162         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1163         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1168  * such as one in a vmspace structure.
1169  *
1170  * No requirements.
1171  */
1172 void
1173 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1174 {
1175         vm_page_t ptdpg;
1176
1177         /*
1178          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1179          * page directory table.
1180          */
1181         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1182                 pmap->pm_pdir =
1183                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1184         }
1185
1186         /*
1187          * Allocate an object for the ptes
1188          */
1189         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1190                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1191
1192         /*
1193          * Allocate the page directory page, unless we already have
1194          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1195          * already be set appropriately.
1196          */
1197         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1198                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1199                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1200                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1201                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1202                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1203                 ptdpg->wire_count = 1;
1204                 ++vmstats.v_wire_count;
1205                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1206         }
1207         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1208                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1209 #ifdef PMAP_DEBUG
1210         else
1211                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1212 #endif
1213
1214         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1215
1216         /* install self-referential address mapping entry */
1217         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1218                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1219
1220         pmap->pm_count = 1;
1221         pmap->pm_active = 0;
1222         pmap->pm_cached = 0;
1223         pmap->pm_ptphint = NULL;
1224         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1225         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1226         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1227 }
1228
1229 /*
1230  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1231  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1232  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1233  * of cleanup work to do here.
1234  *
1235  * No requirements.
1236  */
1237 void
1238 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1239 {
1240         vm_page_t p;
1241
1242         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1243         lwkt_gettoken(&vm_token);
1244         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1245                 KKASSERT(pmap->pm_pdir != NULL);
1246                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1247                 p->wire_count--;
1248                 vmstats.v_wire_count--;
1249                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1250                 vm_page_busy(p);
1251                 vm_page_free_zero(p);
1252                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1253         }
1254         lwkt_reltoken(&vm_token);
1255         if (pmap->pm_pdir) {
1256                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1257                 pmap->pm_pdir = NULL;
1258         }
1259         if (pmap->pm_pteobj) {
1260                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1261                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1262         }
1263 }
1264
1265 /*
1266  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1267  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1268  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1269  * then copies the template.
1270  *
1271  * No requirements.
1272  */
1273 void
1274 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1275 {
1276         crit_enter();
1277         lwkt_gettoken(&vm_token);
1278         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1279         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1280         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1281         lwkt_reltoken(&vm_token);
1282         crit_exit();
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1287  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1288  *
1289  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1290  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1291  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1292  *
1293  * The caller must hold vm_token.
1294  * This function can block regardless.
1295  */
1296 static int
1297 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1298 {
1299         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1300
1301         /*
1302          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1303          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1304          * might as well be placed directly into the zero queue.
1305          */
1306         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1307                 return 0;
1308
1309         vm_page_busy(p);
1310
1311         /*
1312          * Remove the page table page from the processes address space.
1313          */
1314         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1315         KKASSERT(pde[p->pindex]);
1316         pde[p->pindex] = 0;
1317         --pmap->pm_stats.resident_count;
1318         pmap->pm_cached = 0;
1319
1320         if (p->hold_count)  {
1321                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1322         }
1323         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1324                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1325
1326         /*
1327          * We leave the page directory page cached, wired, and mapped in
1328          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1329          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1330          *
1331          * The pmap has already been removed from the pmap_list in the
1332          * PTDPTDI case.
1333          */
1334         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1335                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1336                 bzero(pde + MPPTDI, (NPDEPG - MPPTDI) * PTESIZE);
1337                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1338                 vm_page_wakeup(p);
1339         } else {
1340                 p->wire_count--;
1341                 vmstats.v_wire_count--;
1342                 vm_page_free_zero(p);
1343         }
1344         return 1;
1345 }
1346
1347 /*
1348  * This routine is called if the page table page is not mapped correctly.
1349  *
1350  * The caller must hold vm_token.
1351  */
1352 static vm_page_t
1353 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1354 {
1355         vm_offset_t pteva, ptepa;
1356         vm_page_t m;
1357
1358         /*
1359          * Find or fabricate a new pagetable page
1360          */
1361         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1362                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1363
1364         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1365                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1366
1367         /*
1368          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1369          * the caller.
1370          */
1371         m->hold_count++;
1372
1373         /*
1374          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1375          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1376          * return the held page.
1377          */
1378         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1379                 KKASSERT((ptepa & PG_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1380                 vm_page_wakeup(m);
1381                 return(m);
1382         }
1383
1384         if (m->wire_count == 0)
1385                 vmstats.v_wire_count++;
1386         m->wire_count++;
1387
1388
1389         /*
1390          * Map the pagetable page into the process address space, if
1391          * it isn't already there.
1392          *
1393          * NOTE: For safety clear pm_cached for all cpus including the
1394          *       current one when adding a PDE to the map.
1395          */
1396         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1397
1398         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1399         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1400                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1401         pmap->pm_cached = 0;
1402
1403         /*
1404          * Set the page table hint
1405          */
1406         pmap->pm_ptphint = m;
1407
1408         /*
1409          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1410          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1411          */
1412         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1413                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1414                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1415                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1416                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1417                 } else {
1418                         pmap_zero_page(ptepa);
1419                 }
1420         }
1421 #ifdef PMAP_DEBUG
1422         else {
1423                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1424         }
1425 #endif
1426
1427         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1428         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1429         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1430         vm_page_wakeup(m);
1431
1432         return m;
1433 }
1434
1435 /*
1436  * Allocate a page table entry for a va.
1437  *
1438  * The caller must hold vm_token.
1439  */
1440 static vm_page_t
1441 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1442 {
1443         unsigned ptepindex;
1444         vm_offset_t ptepa;
1445         vm_page_t m;
1446
1447         /*
1448          * Calculate pagetable page index
1449          */
1450         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1451
1452         /*
1453          * Get the page directory entry
1454          */
1455         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1456
1457         /*
1458          * This supports switching from a 4MB page to a
1459          * normal 4K page.
1460          */
1461         if (ptepa & PG_PS) {
1462                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1463                 ptepa = 0;
1464                 cpu_invltlb();
1465                 smp_invltlb();
1466         }
1467
1468         /*
1469          * If the page table page is mapped, we just increment the
1470          * hold count, and activate it.
1471          */
1472         if (ptepa) {
1473                 /*
1474                  * In order to get the page table page, try the
1475                  * hint first.
1476                  */
1477                 if (pmap->pm_ptphint &&
1478                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1479                         m = pmap->pm_ptphint;
1480                 } else {
1481                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1482                         pmap->pm_ptphint = m;
1483                 }
1484                 m->hold_count++;
1485                 return m;
1486         }
1487         /*
1488          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1489          */
1490         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1491 }
1492
1493
1494 /***************************************************
1495  * Pmap allocation/deallocation routines.
1496  ***************************************************/
1497
1498 /*
1499  * Release any resources held by the given physical map.
1500  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1501  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1502  *
1503  * No requirements.
1504  */
1505 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1506
1507 void
1508 pmap_release(struct pmap *pmap)
1509 {
1510         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1511         struct rb_vm_page_scan_info info;
1512
1513         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1514                 ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1515 #if defined(DIAGNOSTIC)
1516         if (object->ref_count != 1)
1517                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1518 #endif
1519         
1520         info.pmap = pmap;
1521         info.object = object;
1522         crit_enter();
1523         lwkt_gettoken(&vm_token);
1524         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1525         crit_exit();
1526
1527         do {
1528                 crit_enter();
1529                 info.error = 0;
1530                 info.mpte = NULL;
1531                 info.limit = object->generation;
1532
1533                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1534                                         pmap_release_callback, &info);
1535                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1536                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1537                                 info.error = 1;
1538                 }
1539                 crit_exit();
1540         } while (info.error);
1541         pmap->pm_cached = 0;
1542         lwkt_reltoken(&vm_token);
1543 }
1544
1545 /*
1546  * The caller must hold vm_token.
1547  */
1548 static int
1549 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1550 {
1551         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1552
1553         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1554                 info->mpte = p;
1555                 return(0);
1556         }
1557         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1558                 info->error = 1;
1559                 return(-1);
1560         }
1561         if (info->object->generation != info->limit) {
1562                 info->error = 1;
1563                 return(-1);
1564         }
1565         return(0);
1566 }
1567
1568 /*
1569  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1570  *
1571  * No requirements.
1572  */
1573 void
1574 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1575 {
1576         vm_offset_t addr = kend;
1577         struct pmap *pmap;
1578         vm_offset_t ptppaddr;
1579         vm_page_t nkpg;
1580         pd_entry_t newpdir;
1581
1582         crit_enter();
1583         lwkt_gettoken(&vm_token);
1584         if (kernel_vm_end == 0) {
1585                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1586                 nkpt = 0;
1587                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1588                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1589                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1590                         nkpt++;
1591                 }
1592         }
1593         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1594         while (kernel_vm_end < addr) {
1595                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1596                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1597                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1598                         continue;
1599                 }
1600
1601                 /*
1602                  * This index is bogus, but out of the way
1603                  */
1604                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, VM_ALLOC_NORMAL |
1605                                                    VM_ALLOC_SYSTEM |
1606                                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
1607                 if (nkpg == NULL)
1608                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1609
1610                 vm_page_wire(nkpg);
1611                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1612                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1613                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1614                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1615                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1616                 nkpt++;
1617
1618                 /*
1619                  * This update must be interlocked with pmap_pinit2.
1620                  */
1621                 TAILQ_FOREACH(pmap, &pmap_list, pm_pmnode) {
1622                         *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1623                 }
1624                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1625                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1626         }
1627         lwkt_reltoken(&vm_token);
1628         crit_exit();
1629 }
1630
1631 /*
1632  * Retire the given physical map from service.
1633  *
1634  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1635  *
1636  * No requirements.
1637  */
1638 void
1639 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1640 {
1641         if (pmap == NULL)
1642                 return;
1643
1644         lwkt_gettoken(&vm_token);
1645         if (--pmap->pm_count == 0) {
1646                 pmap_release(pmap);
1647                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1648         }
1649         lwkt_reltoken(&vm_token);
1650 }
1651
1652 /*
1653  * Add a reference to the specified pmap.
1654  *
1655  * No requirements.
1656  */
1657 void
1658 pmap_reference(pmap_t pmap)
1659 {
1660         if (pmap) {
1661                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1662                 ++pmap->pm_count;
1663                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1664         }
1665 }
1666
1667 /***************************************************
1668  * page management routines.
1669  ***************************************************/
1670
1671 /*
1672  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1673  * called from an interrupt.
1674  *
1675  * The caller must hold vm_token.
1676  */
1677 static PMAP_INLINE void
1678 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1679 {
1680 #ifdef PMAP_DEBUG
1681         KKASSERT(pv->pv_m != NULL);
1682         pv->pv_m = NULL;
1683 #endif
1684         pv_entry_count--;
1685         zfree(pvzone, pv);
1686 }
1687
1688 /*
1689  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1690  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1691  *
1692  * The caller must hold vm_token.
1693  */
1694 static pv_entry_t
1695 get_pv_entry(void)
1696 {
1697         pv_entry_count++;
1698         if (pv_entry_high_water &&
1699             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1700             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1701                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1702                 wakeup (&vm_pages_needed);
1703         }
1704         return zalloc(pvzone);
1705 }
1706
1707 /*
1708  * This routine is very drastic, but can save the system
1709  * in a pinch.
1710  *
1711  * No requirements.
1712  */
1713 void
1714 pmap_collect(void)
1715 {
1716         int i;
1717         vm_page_t m;
1718         static int warningdone=0;
1719
1720         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1721                 return;
1722         lwkt_gettoken(&vm_token);
1723         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1724
1725         if (warningdone < 5) {
1726                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
1727                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1728                 warningdone++;
1729         }
1730
1731         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1732                 m = &vm_page_array[i];
1733                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1734                     (m->flags & PG_BUSY)) {
1735                         continue;
1736                 }
1737                 pmap_remove_all(m);
1738         }
1739         lwkt_reltoken(&vm_token);
1740 }
1741         
1742
1743 /*
1744  * If it is the first entry on the list, it is actually
1745  * in the header and we must copy the following entry up
1746  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1747  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1748  *
1749  * The caller must hold vm_token.
1750  */
1751 static int
1752 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1753                   vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1754 {
1755         pv_entry_t pv;
1756         int rtval;
1757
1758         crit_enter();
1759         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
1760         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1761                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1762                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1763                                 break;
1764                 }
1765         } else {
1766                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1767 #ifdef PMAP_DEBUG
1768                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
1769 #endif
1770                         if (va == pv->pv_va)
1771                                 break;
1772                 }
1773         }
1774         KKASSERT(pv);
1775
1776         rtval = 0;
1777         test_m_maps_pv(m, pv);
1778         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1779         m->md.pv_list_count--;
1780         m->object->agg_pv_list_count--;
1781         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1782                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1783         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1784         ++pmap->pm_generation;
1785         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1786         free_pv_entry(pv);
1787         crit_exit();
1788         return rtval;
1789 }
1790
1791 /*
1792  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).
1793  *
1794  * The caller must hold vm_token.
1795  */
1796 static void
1797 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1798 {
1799         pv_entry_t pv;
1800
1801         crit_enter();
1802         pv = get_pv_entry();
1803 #ifdef PMAP_DEBUG
1804         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
1805         pv->pv_m = m;
1806 #endif
1807         pv->pv_va = va;
1808         pv->pv_pmap = pmap;
1809         pv->pv_ptem = mpte;
1810
1811         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1812         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1813         ++pmap->pm_generation;
1814         m->md.pv_list_count++;
1815         m->object->agg_pv_list_count++;
1816
1817         crit_exit();
1818 }
1819
1820 /*
1821  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process.
1822  *
1823  * The caller must hold vm_token.
1824  *
1825  * WARNING! As with most other pmap functions this one can block, so
1826  *          callers using temporary page table mappings must reload
1827  *          them.
1828  */
1829 static int
1830 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1831                 pmap_inval_info_t info)
1832 {
1833         unsigned oldpte;
1834         vm_page_t m;
1835
1836         ptbase_assert(pmap);
1837         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
1838         ptbase_assert(pmap);
1839         oldpte = loadandclear(ptq);
1840         if (oldpte & PG_W)
1841                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1842         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1843         KKASSERT(oldpte);
1844         /*
1845          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1846          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1847          * the SMP case.
1848          */
1849         if (oldpte & PG_G)
1850                 cpu_invlpg((void *)va);
1851         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1852         --pmap->pm_stats.resident_count;
1853         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1854                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1855                 if (oldpte & PG_M) {
1856 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1857                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1858                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1859                                         "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
1860                                         (void *)va, (long)oldpte);
1861                         }
1862 #endif
1863                         if (pmap_track_modified(va))
1864                                 vm_page_dirty(m);
1865                 }
1866                 if (oldpte & PG_A)
1867                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1868                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1869         } else {
1870                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1871         }
1872
1873         return 0;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * Remove a single page from a process address space.
1878  *
1879  * The caller must hold vm_token.
1880  */
1881 static void
1882 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1883 {
1884         unsigned *ptq;
1885
1886         /*
1887          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1888          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1889          */
1890         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1891                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1892                 if (*ptq) {
1893                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1894                         /* ptq invalid */
1895                 }
1896         }
1897 }
1898
1899 /*
1900  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1901  *
1902  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page
1903  * size.
1904  *
1905  * No requirements.
1906  */
1907 void
1908 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1909 {
1910         unsigned *ptbase;
1911         vm_offset_t pdnxt;
1912         vm_offset_t ptpaddr;
1913         vm_offset_t sindex, eindex;
1914         struct pmap_inval_info info;
1915
1916         if (pmap == NULL)
1917                 return;
1918
1919         lwkt_gettoken(&vm_token);
1920         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1921                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1922                 return;
1923         }
1924
1925         pmap_inval_init(&info);
1926
1927         /*
1928          * special handling of removing one page.  a very
1929          * common operation and easy to short circuit some
1930          * code.
1931          */
1932         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1933                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1934                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1935                 pmap_inval_done(&info);
1936                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1937                 return;
1938         }
1939
1940         /*
1941          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1942          * worked with.
1943          */
1944         sindex = i386_btop(sva);
1945         eindex = i386_btop(eva);
1946
1947         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1948                 unsigned pdirindex;
1949
1950                 /*
1951                  * Calculate index for next page table.
1952                  */
1953                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1954                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1955                         break;
1956
1957                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1958                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1959                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
1960                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1961                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1962                         pmap->pm_cached = 0;
1963                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
1964                         continue;
1965                 }
1966
1967                 /*
1968                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1969                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1970                  */
1971                 if (ptpaddr == 0)
1972                         continue;
1973
1974                 /*
1975                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1976                  * by the current page table page, or to the end of the
1977                  * range being removed.
1978                  */
1979                 if (pdnxt > eindex) {
1980                         pdnxt = eindex;
1981                 }
1982
1983                 /*
1984                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block and wipe the temporary
1985                  *       ptbase.
1986                  */
1987                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1988                         vm_offset_t va;
1989
1990                         ptbase = get_ptbase(pmap);
1991                         if (ptbase[sindex] == 0)
1992                                 continue;
1993                         va = i386_ptob(sindex);
1994                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1995                                 break;
1996                 }
1997         }
1998         pmap_inval_done(&info);
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  * No requirements.
2007  */
2008 static void
2009 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2010 {
2011         struct pmap_inval_info info;
2012         unsigned *pte, tpte;
2013         pv_entry_t pv;
2014
2015         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2016                 return;
2017
2018         lwkt_gettoken(&vm_token);
2019         pmap_inval_init(&info);
2020         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2021                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2022                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2023
2024                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2025                 pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2026                 tpte = loadandclear(pte);
2027                 if (tpte & PG_W)
2028                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2029                 pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
2030                 if (tpte & PG_A)
2031                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2032 #ifdef PMAP_DEBUG
2033                 KKASSERT(PHYS_TO_VM_PAGE(tpte) == m);
2034 #endif
2035
2036                 /*
2037                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2038                  */
2039                 if (tpte & PG_M) {
2040 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2041                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
2042                                 kprintf("pmap_remove_all: modified page "
2043                                         "not writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2044                                         (void *)pv->pv_va, (long)tpte);
2045                         }
2046 #endif
2047                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2048                                 vm_page_dirty(m);
2049                 }
2050 #ifdef PMAP_DEBUG
2051                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
2052 #endif
2053                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2054                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2055                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2056                 m->md.pv_list_count--;
2057                 m->object->agg_pv_list_count--;
2058                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2059                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2060                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2061                 free_pv_entry(pv);
2062         }
2063         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2064         pmap_inval_done(&info);
2065         lwkt_reltoken(&vm_token);
2066 }
2067
2068 /*
2069  * Set the physical protection on the specified range of this map
2070  * as requested.
2071  *
2072  * No requirements.
2073  */
2074 void
2075 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2076 {
2077         unsigned *ptbase;
2078         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
2079         vm_pindex_t sindex, eindex;
2080         pmap_inval_info info;
2081
2082         if (pmap == NULL)
2083                 return;
2084
2085         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2086                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2087                 return;
2088         }
2089
2090         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2091                 return;
2092
2093         lwkt_gettoken(&vm_token);
2094         pmap_inval_init(&info);
2095
2096         ptbase = get_ptbase(pmap);
2097
2098         sindex = i386_btop(sva);
2099         eindex = i386_btop(eva);
2100
2101         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
2102                 unsigned pdirindex;
2103
2104                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
2105
2106                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
2107                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
2108                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2109                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2110                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2111                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2112                         continue;
2113                 }
2114
2115                 /*
2116                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2117                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2118                  */
2119                 if (ptpaddr == 0)
2120                         continue;
2121
2122                 if (pdnxt > eindex) {
2123                         pdnxt = eindex;
2124                 }
2125
2126                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
2127                         unsigned pbits;
2128                         unsigned cbits;
2129                         vm_page_t m;
2130
2131                         /*
2132                          * XXX non-optimal.  Note also that there can be
2133                          * no pmap_inval_flush() calls until after we modify
2134                          * ptbase[sindex] (or otherwise we have to do another
2135                          * pmap_inval_interlock() call).
2136                          */
2137                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
2138 again:
2139                         pbits = ptbase[sindex];
2140                         cbits = pbits;
2141
2142                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2143                                 m = NULL;
2144                                 if (pbits & PG_A) {
2145                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2146                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2147                                         cbits &= ~PG_A;
2148                                 }
2149                                 if (pbits & PG_M) {
2150                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
2151                                                 if (m == NULL)
2152                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2153                                                 vm_page_dirty(m);
2154                                                 cbits &= ~PG_M;
2155                                         }
2156                                 }
2157                         }
2158                         cbits &= ~PG_RW;
2159                         if (pbits != cbits &&
2160                             !atomic_cmpset_int(ptbase + sindex, pbits, cbits)) {
2161                                 goto again;
2162                         }
2163                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2164                 }
2165         }
2166         pmap_inval_done(&info);
2167         lwkt_reltoken(&vm_token);
2168 }
2169
2170 /*
2171  * Insert the given physical page (p) at the specified virtual address (v)
2172  * in the target physical map with the protection requested.
2173  *
2174  * If specified, the page will be wired down, meaning that the related pte
2175  * cannot be reclaimed.
2176  *
2177  * No requirements.
2178  */
2179 void
2180 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2181            boolean_t wired)
2182 {
2183         vm_paddr_t pa;
2184         unsigned *pte;
2185         vm_paddr_t opa;
2186         vm_offset_t origpte, newpte;
2187         vm_page_t mpte;
2188         pmap_inval_info info;
2189
2190         if (pmap == NULL)
2191                 return;
2192
2193         va &= PG_FRAME;
2194 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2195         if (va >= KvaEnd)
2196                 panic("pmap_enter: toobig");
2197         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS)) {
2198                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page "
2199                       "table pages (va: %p)", (void *)va);
2200         }
2201 #endif
2202         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2203                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2204                 print_backtrace(-1);
2205         }
2206         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2207                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2208                 print_backtrace(-1);
2209         }
2210
2211         lwkt_gettoken(&vm_token);
2212
2213         /*
2214          * In the case that a page table page is not
2215          * resident, we are creating it here.
2216          */
2217         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2218                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2219         else
2220                 mpte = NULL;
2221
2222         pmap_inval_init(&info);
2223         pte = pmap_pte(pmap, va);
2224
2225         /*
2226          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2227          */
2228         if (pte == NULL) {
2229                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=0x%lx, va=%p\n",
2230                      (long)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], (void *)va);
2231         }
2232
2233         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
2234         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2235         opa = origpte & PG_FRAME;
2236
2237         if (origpte & PG_PS)
2238                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2239
2240         /*
2241          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2242          */
2243         if (origpte && (opa == pa)) {
2244                 /*
2245                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2246                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2247                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2248                  * the PT page will be also.
2249                  */
2250                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2251                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2252                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2253                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2254
2255 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2256                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
2257                         kprintf("pmap_enter: modified page not "
2258                                 "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2259                                 (void *)va, (long )origpte);
2260                 }
2261 #endif
2262
2263                 /*
2264                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2265                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2266                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2267                  * bits below.
2268                  */
2269                 if (mpte)
2270                         mpte->hold_count--;
2271
2272                 /*
2273                  * We might be turning off write access to the page,
2274                  * so we go ahead and sense modify status.
2275                  */
2276                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2277                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2278                                 vm_page_t om;
2279                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2280                                 vm_page_dirty(om);
2281                         }
2282                         pa |= PG_MANAGED;
2283                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2284                 }
2285                 goto validate;
2286         } 
2287         /*
2288          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2289          * handle validating new mapping.
2290          *
2291          * Since we have a ref on the page directory page pmap_pte()
2292          * will always return non-NULL.
2293          *
2294          * NOTE: pmap_remove_pte() can block and cause the temporary ptbase
2295          *       to get wiped.  reload the ptbase.  I'm not sure if it is
2296          *       also possible to race another pmap_enter() but check for
2297          *       that case too.
2298          */
2299         while (opa) {
2300                 int err;
2301
2302                 KKASSERT((origpte & PG_FRAME) ==
2303                          (*(vm_offset_t *)pte & PG_FRAME));
2304                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2305                 if (err)
2306                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
2307                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2308                 origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2309                 opa = origpte & PG_FRAME;
2310                 if (opa) {
2311                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2312                                 pmap, (void *)va);
2313                 }
2314         }
2315
2316         /*
2317          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2318          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2319          * called at interrupt time.
2320          */
2321         if (pmap_initialized && 
2322             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2323                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2324                 ptbase_assert(pmap);
2325                 pa |= PG_MANAGED;
2326                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2327         }
2328
2329         /*
2330          * Increment counters
2331          */
2332         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2333         if (wired)
2334                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2335         KKASSERT(*pte == 0);
2336
2337 validate:
2338         /*
2339          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2340          */
2341         ptbase_assert(pmap);
2342         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2343
2344         if (wired)
2345                 newpte |= PG_W;
2346         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2347                 newpte |= PG_U;
2348         if (pmap == &kernel_pmap)
2349                 newpte |= pgeflag;
2350
2351         /*
2352          * if the mapping or permission bits are different, we need
2353          * to update the pte.
2354          */
2355         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2356                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
2357                 ptbase_assert(pmap);
2358                 KKASSERT(*pte == 0 ||
2359                          (*pte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME));
2360                 *pte = newpte | PG_A;
2361                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2362                 if (newpte & PG_RW)
2363                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2364         }
2365         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2366         pmap_inval_done(&info);
2367         lwkt_reltoken(&vm_token);
2368 }
2369
2370 /*
2371  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2372  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2373  * VA.
2374  *
2375  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2376  *
2377  * No requirements.
2378  */
2379 void
2380 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2381 {
2382         unsigned *pte;
2383         vm_paddr_t pa;
2384         vm_page_t mpte;
2385         unsigned ptepindex;
2386         vm_offset_t ptepa;
2387         pmap_inval_info info;
2388
2389         lwkt_gettoken(&vm_token);
2390         pmap_inval_init(&info);
2391
2392         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2393                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2394                 print_backtrace(-1);
2395         }
2396         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2397                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2398                 print_backtrace(-1);
2399         }
2400
2401         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2402
2403         /*
2404          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2405          *
2406          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2407          * section following.
2408          */
2409         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2410                 /*
2411                  * Calculate pagetable page index
2412                  */
2413                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2414
2415                 do {
2416                         /*
2417                          * Get the page directory entry
2418                          */
2419                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2420
2421                         /*
2422                          * If the page table page is mapped, we just increment
2423                          * the hold count, and activate it.
2424                          */
2425                         if (ptepa) {
2426                                 if (ptepa & PG_PS)
2427                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2428                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2429                                     (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2430                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2431                                 } else {
2432                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2433                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2434                                 }
2435                                 if (mpte)
2436                                         mpte->hold_count++;
2437                         } else {
2438                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2439                         }
2440                 } while (mpte == NULL);
2441         } else {
2442                 mpte = NULL;
2443                 /* this code path is not yet used */
2444         }
2445
2446         /*
2447          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2448          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2449          * we do not disturb it.
2450          */
2451         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2452         if (*pte & PG_V) {
2453                 if (mpte)
2454                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2455                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2456                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2457                 pmap_inval_done(&info);
2458                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2459                 return;
2460         }
2461
2462         /*
2463          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2464          */
2465         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2466                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2467                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2468         }
2469
2470         /*
2471          * Increment counters
2472          */
2473         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2474
2475         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2476
2477         /*
2478          * Now validate mapping with RO protection
2479          */
2480         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2481                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2482         else
2483                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2484 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2485         pmap_inval_done(&info);
2486         lwkt_reltoken(&vm_token);
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2491  * to be used for panic dumps.
2492  *
2493  * No requirements.
2494  */
2495 void *
2496 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2497 {
2498         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2499         return ((void *)crashdumpmap);
2500 }
2501
2502 #define MAX_INIT_PT (96)
2503
2504 /*
2505  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2506  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2507  * immediately after an mmap.
2508  *
2509  * No requirements.
2510  */
2511 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2512
2513 void
2514 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2515                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2516                     vm_size_t size, int limit)
2517 {
2518         struct rb_vm_page_scan_info info;
2519         struct lwp *lp;
2520         int psize;
2521
2522         /*
2523          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2524          * or object.
2525          */
2526         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2527                 return;
2528
2529         /*
2530          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2531          */
2532         lp = curthread->td_lwp;
2533         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2534                 return;
2535
2536         psize = i386_btop(size);
2537
2538         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2539                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2540                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2541                 return;
2542         }
2543
2544         if (psize + pindex > object->size) {
2545                 if (object->size < pindex)
2546                         return;           
2547                 psize = object->size - pindex;
2548         }
2549
2550         if (psize == 0)
2551                 return;
2552
2553         /*
2554          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2555          * any valid pages found into the pmap.
2556          *
2557          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2558          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2559          */
2560         info.start_pindex = pindex;
2561         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2562         info.limit = limit;
2563         info.mpte = NULL;
2564         info.addr = addr;
2565         info.pmap = pmap;
2566
2567         crit_enter();
2568         lwkt_gettoken(&vm_token);
2569         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2570                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2571         lwkt_reltoken(&vm_token);
2572         crit_exit();
2573 }
2574
2575 /*
2576  * The caller must hold vm_token.
2577  */
2578 static
2579 int
2580 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2581 {
2582         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2583         vm_pindex_t rel_index;
2584         /*
2585          * don't allow an madvise to blow away our really
2586          * free pages allocating pv entries.
2587          */
2588         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2589                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2590                     return(-1);
2591         }
2592         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2593             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2594                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2595                         vm_page_deactivate(p);
2596                 vm_page_busy(p);
2597                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2598                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2599                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2600                 vm_page_wakeup(p);
2601         }
2602         return(0);
2603 }
2604
2605 /*
2606  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2607  * pre-fault the specified address.
2608  *
2609  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2610  * pte is already loaded into the slot.
2611  *
2612  * No requirements.
2613  */
2614 int
2615 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2616 {
2617         unsigned *pte;
2618         int ret;
2619
2620         lwkt_gettoken(&vm_token);
2621         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2622                 ret = 0;
2623         } else {
2624                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2625                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2626         }
2627         lwkt_reltoken(&vm_token);
2628         return(ret);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * Change the wiring attribute for a map/virtual-adderss pair.  The mapping
2633  * must already exist.
2634  *
2635  * No requirements.
2636  */
2637 void
2638 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2639 {
2640         unsigned *pte;
2641
2642         if (pmap == NULL)
2643                 return;
2644
2645         lwkt_gettoken(&vm_token);
2646         pte = pmap_pte(pmap, va);
2647
2648         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2649                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2650         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2651                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2652
2653         /*
2654          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2655          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2656          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2657          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2658          * wiring changes.
2659          */
2660 #ifdef SMP
2661         if (wired)
2662                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2663         else
2664                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2665 #else
2666         if (wired)
2667                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2668         else
2669                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2670 #endif
2671         lwkt_reltoken(&vm_token);
2672 }
2673
2674 /*
2675  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to the
2676  * range dst_addr/len in the destination map.
2677  *
2678  * This routine is only advisory and need not do anything.
2679  *
2680  * No requirements.
2681  */
2682 void
2683 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2684           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2685 {
2686         /* does nothing */
2687 }       
2688
2689 /*
2690  * Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2691  * contents.
2692  *
2693  * No requirements.
2694  */
2695 void
2696 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2697 {
2698         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2699
2700         crit_enter();
2701         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2702                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2703         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2704                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2705         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2706
2707 #if defined(I686_CPU)
2708         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2709                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2710         else
2711 #endif
2712                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2713         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2714         crit_exit();
2715 }
2716
2717 /*
2718  * Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2719  *
2720  * No requirements.
2721  */
2722 void
2723 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2724 {
2725         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2726         int i;
2727
2728         crit_enter();
2729         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2730                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2731         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2732                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2733         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2734         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2735             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2736                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2737                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2738             }
2739         }
2740         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2741         crit_exit();
2742 }
2743
2744 /*
2745  * Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2746  * its contents with bzero.
2747  *
2748  * off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2749  *
2750  * No requirements.
2751  */
2752 void
2753 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2754 {
2755         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2756
2757         crit_enter();
2758         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2759                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2760         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2761         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2762
2763 #if defined(I686_CPU)
2764         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2765                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2766         else
2767 #endif
2768                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2769         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2770         crit_exit();
2771 }
2772
2773 /*
2774  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2775  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2776  * is required.
2777  *
2778  * No requirements.
2779  */
2780 void
2781 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2782 {
2783         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2784
2785         crit_enter();
2786         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2787                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2788         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2789                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2790
2791         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2792         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2793
2794         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2795         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2796
2797         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2798
2799         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2800         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2801         crit_exit();
2802 }
2803
2804 /*
2805  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2806  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2807  * is required.
2808  *
2809  * No requirements.
2810  */
2811 void
2812 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2813 {
2814         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2815
2816         crit_enter();
2817         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2818                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2819         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2820                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2821
2822         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2823         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2824
2825         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2826         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2827
2828         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2829               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2830               bytes);
2831
2832         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2833         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2834         crit_exit();
2835 }
2836
2837 /*
2838  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2839  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2840  * be changed upwards or downwards in the future; it
2841  * is only necessary that true be returned for a small
2842  * subset of pmaps for proper page aging.
2843  *
2844  * No requirements.
2845  */
2846 boolean_t
2847 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2848 {
2849         pv_entry_t pv;
2850         int loops = 0;
2851
2852         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2853                 return FALSE;
2854
2855         crit_enter();
2856         lwkt_gettoken(&vm_token);
2857         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2858                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2859                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2860                         crit_exit();
2861                         return TRUE;
2862                 }
2863                 loops++;
2864                 if (loops >= 16)
2865                         break;
2866         }
2867         lwkt_reltoken(&vm_token);
2868         crit_exit();
2869         return (FALSE);
2870 }
2871
2872 /*
2873  * Remove all pages from specified address space
2874  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2875  * is special cased for current process only, but
2876  * can have the more generic (and slightly slower)
2877  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2878  * in the case of running down an entire address space.
2879  *
2880  * No requirements.
2881  */
2882 void
2883 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2884 {
2885         struct lwp *lp;
2886         unsigned *pte, tpte;
2887         pv_entry_t pv, npv;
2888         vm_page_t m;
2889         pmap_inval_info info;
2890         int iscurrentpmap;
2891         int32_t save_generation;
2892
2893         lp = curthread->td_lwp;
2894         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2895                 iscurrentpmap = 1;
2896         else
2897                 iscurrentpmap = 0;
2898
2899         lwkt_gettoken(&vm_token);
2900         pmap_inval_init(&info);
2901         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2902                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2903                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2904                         continue;
2905                 }
2906
2907                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2908
2909                 if (iscurrentpmap)
2910                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2911                 else
2912                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2913                 KKASSERT(*pte);
2914                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
2915
2916                 /*
2917                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2918                  * at this time
2919                  */
2920                 if (*pte & PG_W) {
2921                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2922                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2923                         continue;
2924                 }
2925                 KKASSERT(*pte);
2926                 tpte = loadandclear(pte);
2927                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2928
2929                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2930                 test_m_maps_pv(m, pv);
2931
2932                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2933                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2934
2935                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2936                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2937
2938                 /*
2939                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2940                  */
2941                 if (tpte & PG_M) {
2942                         vm_page_dirty(m);
2943                 }
2944
2945                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2946 #ifdef PMAP_DEBUG
2947                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
2948                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
2949 #endif
2950                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2951                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2952
2953                 m->md.pv_list_count--;
2954                 m->object->agg_pv_list_count--;
2955                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2956                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2957                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2958
2959                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2960                 free_pv_entry(pv);
2961
2962                 /*
2963                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2964                  * calls and other removals were made.
2965                  */
2966                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2967                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2968                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2969                 }
2970         }
2971         pmap_inval_done(&info);
2972         lwkt_reltoken(&vm_token);
2973 }
2974
2975 /*
2976  * pmap_testbit tests bits in pte's
2977  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
2978  * and a lot of things compile-time evaluate.
2979  *
2980  * The caller must hold vm_token.
2981  */
2982 static boolean_t
2983 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2984 {
2985         pv_entry_t pv;
2986         unsigned *pte;
2987
2988         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2989                 return FALSE;
2990
2991         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2992                 return FALSE;
2993
2994         crit_enter();
2995         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2996                 /*
2997                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2998                  * mark clean_map and ptes as never
2999                  * modified.
3000                  */
3001                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3002                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3003                                 continue;
3004                 }
3005
3006 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3007                 if (!pv->pv_pmap) {
3008                         kprintf("Null pmap (tb) at va: %p\n",
3009                                 (void *)pv->pv_va);
3010                         continue;
3011                 }
3012 #endif
3013                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3014                 if (*pte & bit) {
3015                         crit_exit();
3016                         return TRUE;
3017                 }
3018         }
3019         crit_exit();
3020         return (FALSE);
3021 }
3022
3023 /*
3024  * This routine is used to modify bits in ptes
3025  *
3026  * The caller must hold vm_token.
3027  */
3028 static __inline void
3029 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3030 {
3031         struct pmap_inval_info info;
3032         pv_entry_t pv;
3033         unsigned *pte;
3034         unsigned pbits;
3035
3036         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3037                 return;
3038
3039         pmap_inval_init(&info);
3040
3041         /*
3042          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3043          * setting RO do we need to clear the VAC?
3044          */
3045         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3046                 /*
3047                  * don't write protect pager mappings
3048                  */
3049                 if (bit == PG_RW) {
3050                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3051                                 continue;
3052                 }
3053
3054 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3055                 if (!pv->pv_pmap) {
3056                         kprintf("Null pmap (cb) at va: %p\n",
3057                                 (void *)pv->pv_va);
3058                         continue;
3059                 }
3060 #endif
3061
3062                 /*
3063                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3064                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3065                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3066                  *
3067                  * We do not have to force synchronization when clearing
3068                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3069                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3070                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3071                  */
3072                 if (bit & PG_RW)
3073                         pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3074                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3075 again:
3076                 pbits = *pte;
3077                 if (pbits & bit) {
3078                         if (bit == PG_RW) {
3079                                 if (pbits & PG_M) {
3080                                         vm_page_dirty(m);
3081                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3082                                 } else {
3083                                         /*
3084                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3085                                          * simultaniously with our clearing
3086                                          * of PG_RW.
3087                                          */
3088                                         if (!atomic_cmpset_int(pte, pbits,
3089                                                                pbits & ~PG_RW))
3090                                                 goto again;
3091                                 }
3092                         } else if (bit == PG_M) {
3093                                 /*
3094                                  * We could also clear PG_RW here to force
3095                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3096                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3097                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3098                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3099                                  * virtual page tables.
3100                                  */
3101                                 atomic_clear_int(pte, PG_M);
3102                         } else {
3103                                 atomic_clear_int(pte, bit);
3104                         }
3105                 }
3106                 if (bit & PG_RW)
3107                         pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
3108         }
3109         pmap_inval_done(&info);
3110 }
3111
3112 /*
3113  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3114  *
3115  * No requirements.
3116  */
3117 void
3118 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3119 {
3120         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3121                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3122                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3123                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3124                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3125                 } else {
3126                         pmap_remove_all(m);
3127                 }
3128                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3129         }
3130 }
3131
3132 /*
3133  * Return the physical address given a physical page index.
3134  *
3135  * No requirements.
3136  */
3137 vm_paddr_t
3138 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3139 {
3140         return (i386_ptob(ppn));
3141 }
3142
3143 /*
3144  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3145  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3146  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3147  * reference bits set.
3148  *
3149  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3150  * should be tested and standardized at some point in the future for
3151  * optimal aging of shared pages.
3152  *
3153  * No requirements.
3154  */
3155 int
3156 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3157 {
3158         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3159         unsigned *pte;
3160         int rtval = 0;
3161
3162         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3163                 return (rtval);
3164
3165         crit_enter();
3166         lwkt_gettoken(&vm_token);
3167
3168         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3169
3170                 pvf = pv;
3171
3172                 do {
3173                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3174
3175                         crit_enter();
3176                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3177                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3178                         crit_exit();
3179
3180                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3181                                 continue;
3182
3183                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3184
3185                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3186 #ifdef SMP
3187                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3188 #else
3189                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3190 #endif
3191                                 rtval++;
3192                                 if (rtval > 4) {
3193                                         break;
3194                                 }
3195                         }
3196                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3197         }
3198
3199         lwkt_reltoken(&vm_token);
3200         crit_exit();
3201
3202         return (rtval);
3203 }
3204
3205 /*
3206  * Return whether or not the specified physical page was modified
3207  * in any physical maps.
3208  *
3209  * No requirements.
3210  */
3211 boolean_t
3212 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3213 {
3214         boolean_t res;
3215
3216         lwkt_gettoken(&vm_token);
3217         res = pmap_testbit(m, PG_M);
3218         lwkt_reltoken(&vm_token);
3219         return (res);
3220 }
3221
3222 /*
3223  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3224  *
3225  * No requirements.
3226  */
3227 void
3228 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3229 {
3230         lwkt_gettoken(&vm_token);
3231         pmap_clearbit(m, PG_M);
3232         lwkt_reltoken(&vm_token);
3233 }
3234
3235 /*
3236  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3237  *
3238  * No requirements.
3239  */
3240 void
3241 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3242 {
3243         lwkt_gettoken(&vm_token);
3244         pmap_clearbit(m, PG_A);
3245         lwkt_reltoken(&vm_token);
3246 }
3247
3248 /*
3249  * Miscellaneous support routines follow
3250  *
3251  * Called from the low level boot code only.
3252  */
3253 static void
3254 i386_protection_init(void)
3255 {
3256         int *kp, prot;
3257
3258         kp = protection_codes;
3259         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3260                 switch (prot) {
3261                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3262                         /*
3263                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3264                          * so just make it readable.
3265                          */
3266                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3267                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3268                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3269                         *kp++ = 0;
3270                         break;
3271                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3272                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3273                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3274                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3275                         *kp++ = PG_RW;
3276                         break;
3277                 }
3278         }
3279 }
3280
3281 /*
3282  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3283  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3284  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3285  * NOT real memory.
3286  *
3287  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3288  * a time.
3289  *
3290  * No requirements.
3291  */
3292 void *
3293 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3294 {
3295         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3296         unsigned *pte;
3297
3298         offset = pa & PAGE_MASK;
3299         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3300
3301         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3302         if (!va)
3303                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3304
3305         pa = pa & PG_FRAME;
3306         for (tmpva = va; size > 0;) {
3307                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3308                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3309                 size -= PAGE_SIZE;
3310                 tmpva += PAGE_SIZE;
3311                 pa += PAGE_SIZE;
3312         }
3313         cpu_invltlb();
3314         smp_invltlb();
3315
3316         return ((void *)(va + offset));
3317 }
3318
3319 /*
3320  * No requirements.
3321  */
3322 void
3323 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3324 {
3325         vm_offset_t base, offset;
3326
3327         base = va & PG_FRAME;
3328         offset = va & PAGE_MASK;
3329         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3330         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3331         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Perform the pmap work for mincore
3336  *
3337  * The caller must hold vm_token if the caller wishes a stable result,
3338  * and even in that case some bits can change due to third party accesses
3339  * to the pmap.
3340  *
3341  * No requirements.
3342  */
3343 int
3344 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3345 {
3346         unsigned *ptep, pte;
3347         vm_page_t m;
3348         int val = 0;
3349
3350         lwkt_gettoken(&vm_token);
3351         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3352
3353         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3354                 vm_offset_t pa;
3355
3356                 val = MINCORE_INCORE;
3357                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3358                         goto done;
3359
3360                 pa = pte & PG_FRAME;
3361
3362                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3363
3364                 if (pte & PG_M) {
3365                         /*
3366                          * Modified by us
3367                          */
3368                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3369                 } else if (m->dirty || pmap_is_modified(m)) {
3370                         /*
3371                          * Modified by someone else
3372                          */
3373                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3374                 }
3375
3376                 if (pte & PG_A) {
3377                         /*
3378                          * Referenced by us
3379                          */
3380                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3381                 } else if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3382                            pmap_ts_referenced(m)) {
3383                         /*
3384                          * Referenced by someone else
3385                          */
3386                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3387                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3388                 }
3389         } 
3390 done:
3391         lwkt_reltoken(&vm_token);
3392         return val;
3393 }
3394
3395 /*
3396  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3397  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3398  *
3399  * cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3400  *
3401  * Only called with new VM spaces.
3402  * The process must have only a single thread.
3403  * No other requirements.
3404  */
3405 void
3406 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3407 {
3408         struct vmspace *oldvm;
3409         struct lwp *lp;
3410
3411         crit_enter();
3412         oldvm = p->p_vmspace;
3413         if (oldvm != newvm) {
3414                 p->p_vmspace = newvm;
3415                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3416                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3417                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3418                 if (adjrefs) {
3419                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3420                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3421                 }
3422         }
3423         crit_exit();
3424 }
3425
3426 /*
3427  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3428  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3429  * on a per-lwp basis.
3430  *
3431  * Always called with a lp under the caller's direct control, either
3432  * unscheduled or the current lwp.
3433  *
3434  * No requirements.
3435  */
3436 void
3437 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3438 {
3439         struct vmspace *oldvm;
3440         struct pmap *pmap;
3441
3442         crit_enter();
3443         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3444
3445         if (oldvm != newvm) {
3446                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3447                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3448                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3449 #if defined(SMP)
3450                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3451                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3452                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3453 #else
3454                         pmap->pm_active |= 1;
3455 #endif
3456 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3457                         tlb_flush_count++;
3458 #endif
3459                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3460                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3461                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3462 #if defined(SMP)
3463                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active,
3464                                              mycpu->gd_cpumask);
3465 #else
3466                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3467 #endif
3468                 }
3469         }
3470         crit_exit();
3471 }
3472
3473 #ifdef SMP
3474 /*
3475  * Called when switching to a locked pmap, used to interlock against pmaps
3476  * undergoing modifications to prevent us from activating the MMU for the
3477  * target pmap until all such modifications have completed.  We have to do
3478  * this because the thread making the modifications has already set up its
3479  * SMP synchronization mask.
3480  *
3481  * No requirements.
3482  */
3483 void
3484 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
3485 {
3486         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
3487
3488         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3489                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3490                         cpu_pause();
3491                         cpu_ccfence();
3492                         lwkt_process_ipiq();
3493                 }
3494         }
3495 }
3496
3497 #endif
3498
3499 /*
3500  * Return a page-directory alignment hint for device mappings which will
3501  * allow the use of super-pages for the mapping.
3502  *
3503  * No requirements.
3504  */
3505 vm_offset_t
3506 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3507 {
3508
3509         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3510                 return addr;
3511         }
3512
3513         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3514         return addr;
3515 }
3516
3517 /*
3518  * Return whether the PGE flag is supported globally.
3519  *
3520  * No requirements.
3521  */
3522 int
3523 pmap_get_pgeflag(void)
3524 {
3525         return pgeflag;
3526 }
3527
3528 /*
3529  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3530  */
3531 vm_page_t
3532 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3533 {
3534         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*vtopte(va) & PG_FRAME));
3535 }