sys/platform/pc32/i386/pmap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  22  *    must display the following acknowledgement:
  23  *      This product includes software developed by the University of
  24  *      California, Berkeley and its contributors.
  25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  27  *    without specific prior written permission.
  28  *
  29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  39  * SUCH DAMAGE.
  40  *
  41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.18 2003/07/13 07:10:06 dillon Exp $
  44  */
  45
  46 /*
  47  *      Manages physical address maps.
  48  *
  49  *      In addition to hardware address maps, this
  50  *      module is called upon to provide software-use-only
  51  *      maps which may or may not be stored in the same
  52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
  53  *      used to store intermediate results from copy
  54  *      operations to and from address spaces.
  55  *
  56  *      Since the information managed by this module is
  57  *      also stored by the logical address mapping module,
  58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  61  *      requested.
  62  *
  63  *      In order to cope with hardware architectures which
  64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  66  *      operations until such time as they are actually
  67  *      necessary.  This module is given full information as
  68  *      to which processors are currently using which maps,
  69  *      and to when physical maps must be made correct.
  70  */
  71
  72 #include "opt_disable_pse.h"
  73 #include "opt_pmap.h"
  74 #include "opt_msgbuf.h"
  75 #include "opt_user_ldt.h"
  76
  77 #include <sys/param.h>
  78 #include <sys/systm.h>
  79 #include <sys/kernel.h>
  80 #include <sys/proc.h>
  81 #include <sys/msgbuf.h>
  82 #include <sys/vmmeter.h>
  83 #include <sys/mman.h>
  84
  85 #include <vm/vm.h>
  86 #include <vm/vm_param.h>
  87 #include <sys/sysctl.h>
  88 #include <sys/lock.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_page.h>
  91 #include <vm/vm_map.h>
  92 #include <vm/vm_object.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_pageout.h>
  95 #include <vm/vm_pager.h>
  96 #include <vm/vm_zone.h>
  97
  98 #include <sys/user.h>
  99
 100 #include <machine/cputypes.h>
 101 #include <machine/md_var.h>
 102 #include <machine/specialreg.h>
 103 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
 104 #include <machine/smp.h>
 105 #include <machine/apic.h>
 106 #endif /* SMP || APIC_IO */
 107 #include <machine/globaldata.h>
 108
 109 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 110 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 111 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
 112 #endif
 113
 114 #if defined(DIAGNOSTIC)
 115 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 116 #endif
 117
 118 #define MINPV 2048
 119
 120 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 121 #define PMAP_INLINE __inline
 122 #else
 123 #define PMAP_INLINE
 124 #endif
 125
 126 /*
 127  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 128  */
 129 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 130 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 131
 132 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 133 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
 134 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
 135 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
 136 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 137
 138 #define pmap_pte_set_w(pte, v) ((v)?(*(int *)pte |= PG_W):(*(int *)pte &= ~PG_W))
 139 #define pmap_pte_set_prot(pte, v) ((*(int *)pte &= ~PG_PROT), (*(int *)pte |= (v)))
 140
 141 /*
 142  * Given a map and a machine independent protection code,
 143  * convert to a vax protection code.
 144  */
 145 #define pte_prot(m, p)  (protection_codes[p])
 146 static int protection_codes[8];
 147
 148 static struct pmap kernel_pmap_store;
 149 pmap_t kernel_pmap;
 150
 151 vm_offset_t avail_start;        /* PA of first available physical page */
 152 vm_offset_t avail_end;          /* PA of last available physical page */
 153 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 154 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 155 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 156 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
 157 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
 158
 159 static vm_object_t kptobj;
 160
 161 static int nkpt;
 162 vm_offset_t kernel_vm_end;
 163
 164 /*
 165  * Data for the pv entry allocation mechanism
 166  */
 167 static vm_zone_t pvzone;
 168 static struct vm_zone pvzone_store;
 169 static struct vm_object pvzone_obj;
 170 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 171 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 172 static struct pv_entry *pvinit;
 173
 174 /*
 175  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 176  */
 177 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
 178 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
 179 static pt_entry_t *msgbufmap;
 180 struct msgbuf *msgbufp=0;
 181
 182 /*
 183  * Crashdump maps.
 184  */
 185 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
 186 static caddr_t crashdumpmap;
 187
 188 extern pt_entry_t *SMPpt;
 189
 190 static PMAP_INLINE void free_pv_entry __P((pv_entry_t pv));
 191 static unsigned * get_ptbase __P((pmap_t pmap));
 192 static pv_entry_t get_pv_entry __P((void));
 193 static void     i386_protection_init __P((void));
 194 static __inline void    pmap_changebit __P((vm_page_t m, int bit, boolean_t setem));
 195
 196 static void     pmap_remove_all __P((vm_page_t m));
 197 static vm_page_t pmap_enter_quick __P((pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 198                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte));
 199 static int pmap_remove_pte __P((struct pmap *pmap, unsigned *ptq,
 200                                         vm_offset_t sva));
 201 static void pmap_remove_page __P((struct pmap *pmap, vm_offset_t va));
 202 static int pmap_remove_entry __P((struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 203                                         vm_offset_t va));
 204 static boolean_t pmap_testbit __P((vm_page_t m, int bit));
 205 static void pmap_insert_entry __P((pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 206                 vm_page_t mpte, vm_page_t m));
 207
 208 static vm_page_t pmap_allocpte __P((pmap_t pmap, vm_offset_t va));
 209
 210 static int pmap_release_free_page __P((pmap_t pmap, vm_page_t p));
 211 static vm_page_t _pmap_allocpte __P((pmap_t pmap, unsigned ptepindex));
 212 static unsigned * pmap_pte_quick __P((pmap_t pmap, vm_offset_t va));
 213 static vm_page_t pmap_page_lookup __P((vm_object_t object, vm_pindex_t pindex));
 214 static int pmap_unuse_pt __P((pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t));
 215 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
 216
 217 static unsigned pdir4mb;
 218
 219 /*
 220  *      Routine:        pmap_pte
 221  *      Function:
 222  *              Extract the page table entry associated
 223  *              with the given map/virtual_address pair.
 224  */
 225
 226 PMAP_INLINE unsigned *
 227 pmap_pte(pmap, va)
 228         register pmap_t pmap;
 229         vm_offset_t va;
 230 {
 231         unsigned *pdeaddr;
 232
 233         if (pmap) {
 234                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
 235                 if (*pdeaddr & PG_PS)
 236                         return pdeaddr;
 237                 if (*pdeaddr) {
 238                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 239                 }
 240         }
 241         return (0);
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Move the kernel virtual free pointer to the next
 246  * 4MB.  This is used to help improve performance
 247  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
 248  * (.text, .data, .bss)
 249  */
 250 static vm_offset_t
 251 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
 252 {
 253         vm_offset_t newaddr = addr;
 254 #ifndef DISABLE_PSE
 255         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 256                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
 257         }
 258 #endif
 259         return newaddr;
 260 }
 261
 262 /*
 263  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 264  *
 265  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 266  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 267  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 268  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 269  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 270  *      (physical) address starting relative to 0]
 271  */
 272 void
 273 pmap_bootstrap(firstaddr, loadaddr)
 274         vm_offset_t firstaddr;
 275         vm_offset_t loadaddr;
 276 {
 277         vm_offset_t va;
 278         pt_entry_t *pte;
 279         struct mdglobaldata *gd;
 280         int i;
 281
 282         avail_start = firstaddr;
 283
 284         /*
 285          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
 286          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
 287          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
 288          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
 289          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
 290          * in this calculation.
 291          */
 292         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
 293         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
 294
 295         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 296
 297         /*
 298          * Initialize protection array.
 299          */
 300         i386_protection_init();
 301
 302         /*
 303          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 304          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 305          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 306          */
 307         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
 308
 309         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *) (KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
 310         kernel_pmap->pm_count = 1;
 311         kernel_pmap->pm_active = -1;    /* don't allow deactivation */
 312         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
 313         nkpt = NKPT;
 314
 315         /*
 316          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 317          * mapping of pages.
 318          */
 319 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 320         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 321
 322         va = virtual_avail;
 323         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
 324
 325         /*
 326          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 327          */
 328         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 329
 330         /*
 331          * Crashdump maps.
 332          */
 333         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 334
 335         /*
 336          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 337          * /dev/mem.
 338          */
 339         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 340
 341         /*
 342          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 343          * XXX msgbufmap is not used.
 344          */
 345         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 346                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 347
 348         virtual_avail = va;
 349
 350         *(int *) CMAP1 = 0;
 351         for (i = 0; i < NKPT; i++)
 352                 PTD[i] = 0;
 353
 354         /*
 355          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
 356          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
 357          * works under UP because self-referential page table mappings
 358          */
 359 #ifdef SMP
 360         pgeflag = 0;
 361 #else
 362         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
 363                 pgeflag = PG_G;
 364 #endif
 365
 366 /*
 367  * Initialize the 4MB page size flag
 368  */
 369         pseflag = 0;
 370 /*
 371  * The 4MB page version of the initial
 372  * kernel page mapping.
 373  */
 374         pdir4mb = 0;
 375
 376 #if !defined(DISABLE_PSE)
 377         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 378                 unsigned ptditmp;
 379                 /*
 380                  * Note that we have enabled PSE mode
 381                  */
 382                 pseflag = PG_PS;
 383                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
 384                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
 385                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
 386                 pdir4mb = ptditmp;
 387
 388 #ifndef SMP
 389                 /*
 390                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
 391                  * now because the APs will not be able to use it when
 392                  * they boot up.
 393                  */
 394                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 395
 396                 /*
 397                  * We can do the mapping here for the single processor
 398                  * case.  We simply ignore the old page table page from
 399                  * now on.
 400                  */
 401                 /*
 402                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
 403                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
 404                  */
 405                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t) ptditmp;
 406                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t) ptditmp;
 407                 invltlb();
 408 #endif
 409         }
 410 #endif
 411 #ifdef APIC_IO
 412         if (cpu_apic_address == 0)
 413                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
 414
 415         /* local apic is mapped on last page */
 416         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
 417             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
 418 #endif
 419
 420         /* BSP does this itself, AP's get it pre-set */
 421         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 422         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[1];
 423         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[2];
 424         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[3];
 425         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[4];
 426         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
 427         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
 428         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
 429         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
 430
 431         invltlb();
 432 }
 433
 434 #ifdef SMP
 435 /*
 436  * Set 4mb pdir for mp startup
 437  */
 438 void
 439 pmap_set_opt(void)
 440 {
 441         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
 442                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 443                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
 444                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
 445                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
 446                         cpu_invltlb();
 447                 }
 448         }
 449 }
 450 #endif
 451
 452 /*
 453  *      Initialize the pmap module.
 454  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 455  *      system needs to map virtual memory.
 456  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 457  *      way, discontiguous physical memory.
 458  */
 459 void
 460 pmap_init(phys_start, phys_end)
 461         vm_offset_t phys_start, phys_end;
 462 {
 463         int i;
 464         int initial_pvs;
 465
 466         /*
 467          * object for kernel page table pages
 468          */
 469         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
 470
 471         /*
 472          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 473          * pv_head_table.
 474          */
 475
 476         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 477                 vm_page_t m;
 478
 479                 m = &vm_page_array[i];
 480                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 481                 m->md.pv_list_count = 0;
 482         }
 483
 484         /*
 485          * init the pv free list
 486          */
 487         initial_pvs = vm_page_array_size;
 488         if (initial_pvs < MINPV)
 489                 initial_pvs = MINPV;
 490         pvzone = &pvzone_store;
 491         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
 492                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
 493         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 494             vm_page_array_size);
 495
 496         /*
 497          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 498          */
 499         pmap_initialized = TRUE;
 500 }
 501
 502 /*
 503  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 504  * high water mark so that the system can recover from excessive
 505  * numbers of pv entries.
 506  */
 507 void
 508 pmap_init2()
 509 {
 510         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 511
 512         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 513         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 514         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 515         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 516         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
 517 }
 518
 519
 520 /***************************************************
 521  * Low level helper routines.....
 522  ***************************************************/
 523
 524 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 525
 526 /*
 527  * This code checks for non-writeable/modified pages.
 528  * This should be an invalid condition.
 529  */
 530 static int
 531 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
 532 {
 533         int pte;
 534
 535         pte = (int) ptea;
 536
 537         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
 538                 return 1;
 539         else
 540                 return 0;
 541 }
 542 #endif
 543
 544
 545 /*
 546  * this routine defines the region(s) of memory that should
 547  * not be tested for the modified bit.
 548  */
 549 static PMAP_INLINE int
 550 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
 551 {
 552         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 553                 return 1;
 554         else
 555                 return 0;
 556 }
 557
 558 static PMAP_INLINE void
 559 invltlb_1pg(vm_offset_t va)
 560 {
 561 #if defined(I386_CPU)
 562         if (cpu_class == CPUCLASS_386) {
 563                 invltlb();
 564         } else
 565 #endif
 566         {
 567                 invlpg(va);
 568         }
 569 }
 570
 571 static __inline void
 572 pmap_TLB_invalidate(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 573 {
 574 #if defined(SMP)
 575         if (pmap->pm_active & (1 << mycpu->gd_cpuid))
 576                 cpu_invlpg((void *)va);
 577         if (pmap->pm_active & mycpu->gd_other_cpus)
 578                 smp_invltlb();
 579 #else
 580         if (pmap->pm_active)
 581                 invltlb_1pg(va);
 582 #endif
 583 }
 584
 585 static __inline void
 586 pmap_TLB_invalidate_all(pmap_t pmap)
 587 {
 588 #if defined(SMP)
 589         if (pmap->pm_active & (1 << mycpu->gd_cpuid))
 590                 cpu_invltlb();
 591         if (pmap->pm_active & mycpu->gd_other_cpus)
 592                 smp_invltlb();
 593 #else
 594         if (pmap->pm_active)
 595                 invltlb();
 596 #endif
 597 }
 598
 599 static unsigned *
 600 get_ptbase(pmap)
 601         pmap_t pmap;
 602 {
 603         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 604
 605         /* are we current address space or kernel? */
 606         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 607                 return (unsigned *) PTmap;
 608         }
 609         /* otherwise, we are alternate address space */
 610         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
 611                 APTDpde = (pd_entry_t) (frame | PG_RW | PG_V);
 612 #if defined(SMP)
 613                 /* The page directory is not shared between CPUs */
 614                 cpu_invltlb();
 615 #else
 616                 invltlb();
 617 #endif
 618         }
 619         return (unsigned *) APTmap;
 620 }
 621
 622 /*
 623  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning
 624  * the pv lists.  This eliminates many coarse-grained
 625  * invltlb calls.  Note that many of the pv list
 626  * scans are across different pmaps.  It is very wasteful
 627  * to do an entire invltlb for checking a single mapping.
 628  */
 629
 630 static unsigned *
 631 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 632 {
 633         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 634         unsigned pde, newpf;
 635
 636         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
 637                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 638                 unsigned index = i386_btop(va);
 639                 /* are we current address space or kernel? */
 640                 if ((pmap == kernel_pmap) ||
 641                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
 642                         return (unsigned *) PTmap + index;
 643                 }
 644                 newpf = pde & PG_FRAME;
 645                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
 646                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
 647                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
 648                 }
 649                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
 650         }
 651         return (0);
 652 }
 653
 654 /*
 655  *      Routine:        pmap_extract
 656  *      Function:
 657  *              Extract the physical page address associated
 658  *              with the given map/virtual_address pair.
 659  */
 660 vm_offset_t
 661 pmap_extract(pmap, va)
 662         register pmap_t pmap;
 663         vm_offset_t va;
 664 {
 665         vm_offset_t rtval;
 666         vm_offset_t pdirindex;
 667         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
 668         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
 669                 unsigned *pte;
 670                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
 671                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
 672                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
 673                         return rtval;
 674                 }
 675                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 676                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
 677                 return rtval;
 678         }
 679         return 0;
 680
 681 }
 682
 683 /***************************************************
 684  * Low level mapping routines.....
 685  ***************************************************/
 686
 687 /*
 688  * add a wired page to the kva
 689  * note that in order for the mapping to take effect -- you
 690  * should do a invltlb after doing the pmap_kenter...
 691  */
 692 PMAP_INLINE void
 693 pmap_kenter(va, pa)
 694         vm_offset_t va;
 695         register vm_offset_t pa;
 696 {
 697         register unsigned *pte;
 698         unsigned npte, opte;
 699
 700         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 701         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 702         opte = *pte;
 703         *pte = npte;
 704         invltlb_1pg(va);
 705 }
 706
 707 /*
 708  * remove a page from the kernel pagetables
 709  */
 710 PMAP_INLINE void
 711 pmap_kremove(va)
 712         vm_offset_t va;
 713 {
 714         register unsigned *pte;
 715
 716         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 717         *pte = 0;
 718         invltlb_1pg(va);
 719 }
 720
 721 /*
 722  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 723  *      virtual address space.
 724  *
 725  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 726  *      specified memory.
 727  */
 728 vm_offset_t
 729 pmap_map(virt, start, end, prot)
 730         vm_offset_t virt;
 731         vm_offset_t start;
 732         vm_offset_t end;
 733         int prot;
 734 {
 735         while (start < end) {
 736                 pmap_kenter(virt, start);
 737                 virt += PAGE_SIZE;
 738                 start += PAGE_SIZE;
 739         }
 740         return (virt);
 741 }
 742
 743
 744 /*
 745  * Add a list of wired pages to the kva
 746  * this routine is only used for temporary
 747  * kernel mappings that do not need to have
 748  * page modification or references recorded.
 749  * Note that old mappings are simply written
 750  * over.  The page *must* be wired.
 751  */
 752 void
 753 pmap_qenter(va, m, count)
 754         vm_offset_t va;
 755         vm_page_t *m;
 756         int count;
 757 {
 758         vm_offset_t end_va;
 759
 760         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 761
 762         while (va < end_va) {
 763                 unsigned *pte;
 764
 765                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 766                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 767 #ifdef SMP
 768                 cpu_invlpg((void *)va);
 769 #else
 770                 invltlb_1pg(va);
 771 #endif
 772                 va += PAGE_SIZE;
 773                 m++;
 774         }
 775 #ifdef SMP
 776         smp_invltlb();
 777 #endif
 778 }
 779
 780 /*
 781  * this routine jerks page mappings from the
 782  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
 783  */
 784 void
 785 pmap_qremove(va, count)
 786         vm_offset_t va;
 787         int count;
 788 {
 789         vm_offset_t end_va;
 790
 791         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
 792
 793         while (va < end_va) {
 794                 unsigned *pte;
 795
 796                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 797                 *pte = 0;
 798 #ifdef SMP
 799                 cpu_invlpg((void *)va);
 800 #else
 801                 invltlb_1pg(va);
 802 #endif
 803                 va += PAGE_SIZE;
 804         }
 805 #ifdef SMP
 806         smp_invltlb();
 807 #endif
 808 }
 809
 810 static vm_page_t
 811 pmap_page_lookup(object, pindex)
 812         vm_object_t object;
 813         vm_pindex_t pindex;
 814 {
 815         vm_page_t m;
 816 retry:
 817         m = vm_page_lookup(object, pindex);
 818         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
 819                 goto retry;
 820         return m;
 821 }
 822
 823 /*
 824  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
 825  */
 826 void
 827 pmap_init_thread(thread_t td)
 828 {
 829         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + UPAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 830         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
 831 }
 832
 833 /*
 834  * Create the UPAGES for a new process.
 835  * This routine directly affects the fork perf for a process.
 836  */
 837 void
 838 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
 839 {
 840         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
 841         p->p_thread = td;
 842         td->td_proc = p;
 843         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
 844 #ifdef SMP
 845         td->td_mpcount = 1;
 846 #endif
 847         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
 848 }
 849
 850 /*
 851  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
 852  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
 853  */
 854 struct thread *
 855 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
 856 {
 857         struct thread *td;
 858
 859         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
 860
 861         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
 862             p->p_thread = NULL;
 863             td->td_proc = NULL;
 864         }
 865         p->p_addr = NULL;
 866         return(td);
 867 }
 868
 869 /*
 870  * Allow the UPAGES for a process to be prejudicially paged out.
 871  */
 872 void
 873 pmap_swapout_proc(p)
 874         struct proc *p;
 875 {
 876 #if 0
 877         int i;
 878         vm_object_t upobj;
 879         vm_page_t m;
 880
 881         upobj = p->p_upages_obj;
 882         /*
 883          * let the upages be paged
 884          */
 885         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 886                 if ((m = vm_page_lookup(upobj, i)) == NULL)
 887                         panic("pmap_swapout_proc: upage already missing???");
 888                 vm_page_dirty(m);
 889                 vm_page_unwire(m, 0);
 890                 pmap_kremove( (vm_offset_t) p->p_addr + PAGE_SIZE * i);
 891         }
 892 #endif
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Bring the UPAGES for a specified process back in.
 897  */
 898 void
 899 pmap_swapin_proc(p)
 900         struct proc *p;
 901 {
 902 #if 0
 903         int i,rv;
 904         vm_object_t upobj;
 905         vm_page_t m;
 906
 907         upobj = p->p_upages_obj;
 908         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 909
 910                 m = vm_page_grab(upobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 911
 912                 pmap_kenter(((vm_offset_t) p->p_addr) + i * PAGE_SIZE,
 913                         VM_PAGE_TO_PHYS(m));
 914
 915                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 916                         rv = vm_pager_get_pages(upobj, &m, 1, 0);
 917                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 918                                 panic("pmap_swapin_proc: cannot get upages for proc: %d\n", p->p_pid);
 919                         m = vm_page_lookup(upobj, i);
 920                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 921                 }
 922
 923                 vm_page_wire(m);
 924                 vm_page_wakeup(m);
 925                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
 926         }
 927 #endif
 928 }
 929
 930 /***************************************************
 931  * Page table page management routines.....
 932  ***************************************************/
 933
 934 /*
 935  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
 936  * drops to zero, then it decrements the wire count.
 937  */
 938 static int
 939 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) {
 940
 941         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
 942                 ;
 943
 944         if (m->hold_count == 0) {
 945                 vm_offset_t pteva;
 946                 /*
 947                  * unmap the page table page
 948                  */
 949                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
 950                 --pmap->pm_stats.resident_count;
 951                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
 952                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 953                         /*
 954                          * Do a invltlb to make the invalidated mapping
 955                          * take effect immediately.
 956                          */
 957                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
 958                         pmap_TLB_invalidate(pmap, pteva);
 959                 }
 960
 961                 if (pmap->pm_ptphint == m)
 962                         pmap->pm_ptphint = NULL;
 963
 964                 /*
 965                  * If the page is finally unwired, simply free it.
 966                  */
 967                 --m->wire_count;
 968                 if (m->wire_count == 0) {
 969
 970                         vm_page_flash(m);
 971                         vm_page_busy(m);
 972                         vm_page_free_zero(m);
 973                         --vmstats.v_wire_count;
 974                 }
 975                 return 1;
 976         }
 977         return 0;
 978 }
 979
 980 static PMAP_INLINE int
 981 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
 982 {
 983         vm_page_unhold(m);
 984         if (m->hold_count == 0)
 985                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
 986         else
 987                 return 0;
 988 }
 989
 990 /*
 991  * After removing a page table entry, this routine is used to
 992  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
 993  */
 994 static int
 995 pmap_unuse_pt(pmap, va, mpte)
 996         pmap_t pmap;
 997         vm_offset_t va;
 998         vm_page_t mpte;
 999 {
1000         unsigned ptepindex;
1001         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1002                 return 0;
1003
1004         if (mpte == NULL) {
1005                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1006                 if (pmap->pm_ptphint &&
1007                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1008                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1009                 } else {
1010                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1011                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1012                 }
1013         }
1014
1015         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1016 }
1017
1018 void
1019 pmap_pinit0(pmap)
1020         struct pmap *pmap;
1021 {
1022         pmap->pm_pdir =
1023                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1024         pmap_kenter((vm_offset_t) pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1025         pmap->pm_count = 1;
1026         pmap->pm_active = 0;
1027         pmap->pm_ptphint = NULL;
1028         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1029         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1030 }
1031
1032 /*
1033  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1034  * such as one in a vmspace structure.
1035  */
1036 void
1037 pmap_pinit(pmap)
1038         register struct pmap *pmap;
1039 {
1040         vm_page_t ptdpg;
1041
1042         /*
1043          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1044          * page directory table.
1045          */
1046         if (pmap->pm_pdir == NULL)
1047                 pmap->pm_pdir =
1048                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1049
1050         /*
1051          * allocate object for the ptes
1052          */
1053         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1054                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1055
1056         /*
1057          * allocate the page directory page
1058          */
1059         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1060                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1061
1062         ptdpg->wire_count = 1;
1063         ++vmstats.v_wire_count;
1064
1065
1066         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1067         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1068
1069         pmap_kenter((vm_offset_t) pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1070         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1071                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1072
1073         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1074
1075         /* install self-referential address mapping entry */
1076         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1077                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1078
1079         pmap->pm_count = 1;
1080         pmap->pm_active = 0;
1081         pmap->pm_ptphint = NULL;
1082         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1083         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1084 }
1085
1086 /*
1087  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1088  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1089  * should be called after the vmspace is attached to the process
1090  * but before this pmap is activated.
1091  */
1092 void
1093 pmap_pinit2(pmap)
1094         struct pmap *pmap;
1095 {
1096         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1097         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1098 }
1099
1100 static int
1101 pmap_release_free_page(pmap, p)
1102         struct pmap *pmap;
1103         vm_page_t p;
1104 {
1105         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1106         /*
1107          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1108          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1109          * might as well be placed directly into the zero queue.
1110          */
1111         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1112                 return 0;
1113
1114         vm_page_busy(p);
1115
1116         /*
1117          * Remove the page table page from the processes address space.
1118          */
1119         pde[p->pindex] = 0;
1120         pmap->pm_stats.resident_count--;
1121
1122         if (p->hold_count)  {
1123                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1124         }
1125         /*
1126          * Page directory pages need to have the kernel
1127          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1128          */
1129         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1130                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1131                 pde[MPPTDI] = 0;
1132                 pde[APTDPTDI] = 0;
1133                 pmap_kremove((vm_offset_t) pmap->pm_pdir);
1134         }
1135
1136         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1137                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1138
1139         p->wire_count--;
1140         vmstats.v_wire_count--;
1141         vm_page_free_zero(p);
1142         return 1;
1143 }
1144
1145 /*
1146  * this routine is called if the page table page is not
1147  * mapped correctly.
1148  */
1149 static vm_page_t
1150 _pmap_allocpte(pmap, ptepindex)
1151         pmap_t  pmap;
1152         unsigned ptepindex;
1153 {
1154         vm_offset_t pteva, ptepa;
1155         vm_page_t m;
1156
1157         /*
1158          * Find or fabricate a new pagetable page
1159          */
1160         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1161                         VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1162
1163         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1164                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1165
1166         if (m->wire_count == 0)
1167                 vmstats.v_wire_count++;
1168         m->wire_count++;
1169
1170         /*
1171          * Increment the hold count for the page table page
1172          * (denoting a new mapping.)
1173          */
1174         m->hold_count++;
1175
1176         /*
1177          * Map the pagetable page into the process address space, if
1178          * it isn't already there.
1179          */
1180
1181         pmap->pm_stats.resident_count++;
1182
1183         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1184         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1185                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1186
1187         /*
1188          * Set the page table hint
1189          */
1190         pmap->pm_ptphint = m;
1191
1192         /*
1193          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1194          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1195          */
1196         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1197                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1198                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1199                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1200                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1201                 } else {
1202                         pmap_zero_page(ptepa);
1203                 }
1204         }
1205
1206         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1207         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1208         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1209         vm_page_wakeup(m);
1210
1211         return m;
1212 }
1213
1214 static vm_page_t
1215 pmap_allocpte(pmap, va)
1216         pmap_t  pmap;
1217         vm_offset_t va;
1218 {
1219         unsigned ptepindex;
1220         vm_offset_t ptepa;
1221         vm_page_t m;
1222
1223         /*
1224          * Calculate pagetable page index
1225          */
1226         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1227
1228         /*
1229          * Get the page directory entry
1230          */
1231         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1232
1233         /*
1234          * This supports switching from a 4MB page to a
1235          * normal 4K page.
1236          */
1237         if (ptepa & PG_PS) {
1238                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1239                 ptepa = 0;
1240                 invltlb();
1241         }
1242
1243         /*
1244          * If the page table page is mapped, we just increment the
1245          * hold count, and activate it.
1246          */
1247         if (ptepa) {
1248                 /*
1249                  * In order to get the page table page, try the
1250                  * hint first.
1251                  */
1252                 if (pmap->pm_ptphint &&
1253                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1254                         m = pmap->pm_ptphint;
1255                 } else {
1256                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1257                         pmap->pm_ptphint = m;
1258                 }
1259                 m->hold_count++;
1260                 return m;
1261         }
1262         /*
1263          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1264          */
1265         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1266 }
1267
1268
1269 /***************************************************
1270 * Pmap allocation/deallocation routines.
1271  ***************************************************/
1272
1273 /*
1274  * Release any resources held by the given physical map.
1275  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1276  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1277  */
1278 void
1279 pmap_release(pmap)
1280         register struct pmap *pmap;
1281 {
1282         vm_page_t p,n,ptdpg;
1283         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1284         int curgeneration;
1285
1286 #if defined(DIAGNOSTIC)
1287         if (object->ref_count != 1)
1288                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1289 #endif
1290
1291         ptdpg = NULL;
1292 retry:
1293         curgeneration = object->generation;
1294         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1295                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1296                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1297                         ptdpg = p;
1298                         continue;
1299                 }
1300                 while (1) {
1301                         if (!pmap_release_free_page(pmap, p) &&
1302                                 (object->generation != curgeneration))
1303                                 goto retry;
1304                 }
1305         }
1306
1307         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg))
1308                 goto retry;
1309 }
1310 \f
1311 static int
1312 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1313 {
1314         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1315
1316         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1317 }
1318 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1319     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1320
1321 static int
1322 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1323 {
1324         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1325
1326         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1327 }
1328 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1329     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1330
1331 /*
1332  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1333  */
1334 void
1335 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1336 {
1337         struct proc *p;
1338         struct pmap *pmap;
1339         int s;
1340         vm_offset_t ptppaddr;
1341         vm_page_t nkpg;
1342         pd_entry_t newpdir;
1343
1344         s = splhigh();
1345         if (kernel_vm_end == 0) {
1346                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1347                 nkpt = 0;
1348                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1349                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1350                         nkpt++;
1351                 }
1352         }
1353         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1354         while (kernel_vm_end < addr) {
1355                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1356                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1357                         continue;
1358                 }
1359
1360                 /*
1361                  * This index is bogus, but out of the way
1362                  */
1363                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, VM_ALLOC_SYSTEM);
1364                 if (!nkpg)
1365                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1366
1367                 nkpt++;
1368
1369                 vm_page_wire(nkpg);
1370                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1371                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1372                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1373                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1374
1375                 LIST_FOREACH(p, &allproc, p_list) {
1376                         if (p->p_vmspace) {
1377                                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1378                                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1379                         }
1380                 }
1381                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1382                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1383         }
1384         splx(s);
1385 }
1386
1387 /*
1388  *      Retire the given physical map from service.
1389  *      Should only be called if the map contains
1390  *      no valid mappings.
1391  */
1392 void
1393 pmap_destroy(pmap)
1394         register pmap_t pmap;
1395 {
1396         int count;
1397
1398         if (pmap == NULL)
1399                 return;
1400
1401         count = --pmap->pm_count;
1402         if (count == 0) {
1403                 pmap_release(pmap);
1404                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1405         }
1406 }
1407
1408 /*
1409  *      Add a reference to the specified pmap.
1410  */
1411 void
1412 pmap_reference(pmap)
1413         pmap_t pmap;
1414 {
1415         if (pmap != NULL) {
1416                 pmap->pm_count++;
1417         }
1418 }
1419
1420 /***************************************************
1421 * page management routines.
1422  ***************************************************/
1423
1424 /*
1425  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1426  * called from an interrupt.
1427  */
1428 static PMAP_INLINE void
1429 free_pv_entry(pv)
1430         pv_entry_t pv;
1431 {
1432         pv_entry_count--;
1433         zfree(pvzone, pv);
1434 }
1435
1436 /*
1437  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1438  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1439  */
1440 static pv_entry_t
1441 get_pv_entry(void)
1442 {
1443         pv_entry_count++;
1444         if (pv_entry_high_water &&
1445                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1446                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1447                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1448                 wakeup (&vm_pages_needed);
1449         }
1450         return zalloc(pvzone);
1451 }
1452
1453 /*
1454  * This routine is very drastic, but can save the system
1455  * in a pinch.
1456  */
1457 void
1458 pmap_collect()
1459 {
1460         int i;
1461         vm_page_t m;
1462         static int warningdone=0;
1463
1464         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1465                 return;
1466
1467         if (warningdone < 5) {
1468                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1469                 warningdone++;
1470         }
1471
1472         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1473                 m = &vm_page_array[i];
1474                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1475                     (m->flags & PG_BUSY))
1476                         continue;
1477                 pmap_remove_all(m);
1478         }
1479         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1480 }
1481
1482
1483 /*
1484  * If it is the first entry on the list, it is actually
1485  * in the header and we must copy the following entry up
1486  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1487  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1488  */
1489
1490 static int
1491 pmap_remove_entry(pmap, m, va)
1492         struct pmap *pmap;
1493         vm_page_t m;
1494         vm_offset_t va;
1495 {
1496         pv_entry_t pv;
1497         int rtval;
1498         int s;
1499
1500         s = splvm();
1501         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1502                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1503                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1504                                 break;
1505                 }
1506         } else {
1507                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1508                         if (va == pv->pv_va)
1509                                 break;
1510                 }
1511         }
1512
1513         rtval = 0;
1514         if (pv) {
1515
1516                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1517                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1518                 m->md.pv_list_count--;
1519                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1520                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1521
1522                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1523                 free_pv_entry(pv);
1524         }
1525
1526         splx(s);
1527         return rtval;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Create a pv entry for page at pa for
1532  * (pmap, va).
1533  */
1534 static void
1535 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m)
1536         pmap_t pmap;
1537         vm_offset_t va;
1538         vm_page_t mpte;
1539         vm_page_t m;
1540 {
1541
1542         int s;
1543         pv_entry_t pv;
1544
1545         s = splvm();
1546         pv = get_pv_entry();
1547         pv->pv_va = va;
1548         pv->pv_pmap = pmap;
1549         pv->pv_ptem = mpte;
1550
1551         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1552         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1553         m->md.pv_list_count++;
1554
1555         splx(s);
1556 }
1557
1558 /*
1559  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1560  */
1561 static int
1562 pmap_remove_pte(pmap, ptq, va)
1563         struct pmap *pmap;
1564         unsigned *ptq;
1565         vm_offset_t va;
1566 {
1567         unsigned oldpte;
1568         vm_page_t m;
1569
1570         oldpte = loadandclear(ptq);
1571         if (oldpte & PG_W)
1572                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1573         /*
1574          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1575          * PG_G.
1576          */
1577         if (oldpte & PG_G)
1578                 invlpg(va);
1579         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1580         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1581                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1582                 if (oldpte & PG_M) {
1583 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1584                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1585                                 printf(
1586         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1587                                     va, oldpte);
1588                         }
1589 #endif
1590                         if (pmap_track_modified(va))
1591                                 vm_page_dirty(m);
1592                 }
1593                 if (oldpte & PG_A)
1594                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1595                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1596         } else {
1597                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1598         }
1599
1600         return 0;
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Remove a single page from a process address space
1605  */
1606 static void
1607 pmap_remove_page(pmap, va)
1608         struct pmap *pmap;
1609         register vm_offset_t va;
1610 {
1611         register unsigned *ptq;
1612
1613         /*
1614          * if there is no pte for this address, just skip it!!!
1615          */
1616         if (*pmap_pde(pmap, va) == 0) {
1617                 return;
1618         }
1619
1620         /*
1621          * get a local va for mappings for this pmap.
1622          */
1623         ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1624         if (*ptq) {
1625                 (void) pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1626                 pmap_TLB_invalidate(pmap, va);
1627         }
1628         return;
1629 }
1630
1631 /*
1632  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1633  *
1634  *      It is assumed that the start and end are properly
1635  *      rounded to the page size.
1636  */
1637 void
1638 pmap_remove(pmap, sva, eva)
1639         struct pmap *pmap;
1640         register vm_offset_t sva;
1641         register vm_offset_t eva;
1642 {
1643         register unsigned *ptbase;
1644         vm_offset_t pdnxt;
1645         vm_offset_t ptpaddr;
1646         vm_offset_t sindex, eindex;
1647         int anyvalid;
1648
1649         if (pmap == NULL)
1650                 return;
1651
1652         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1653                 return;
1654
1655         /*
1656          * special handling of removing one page.  a very
1657          * common operation and easy to short circuit some
1658          * code.
1659          */
1660         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) &&
1661                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1662                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1663                 return;
1664         }
1665
1666         anyvalid = 0;
1667
1668         /*
1669          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1670          * worked with.
1671          */
1672         ptbase = get_ptbase(pmap);
1673
1674         sindex = i386_btop(sva);
1675         eindex = i386_btop(eva);
1676
1677         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1678                 unsigned pdirindex;
1679
1680                 /*
1681                  * Calculate index for next page table.
1682                  */
1683                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1684                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1685                         break;
1686
1687                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1688                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1689                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1690                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1691                         anyvalid++;
1692                         continue;
1693                 }
1694
1695                 /*
1696                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1697                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1698                  */
1699                 if (ptpaddr == 0)
1700                         continue;
1701
1702                 /*
1703                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1704                  * by the current page table page, or to the end of the
1705                  * range being removed.
1706                  */
1707                 if (pdnxt > eindex) {
1708                         pdnxt = eindex;
1709                 }
1710
1711                 for ( ;sindex != pdnxt; sindex++) {
1712                         vm_offset_t va;
1713                         if (ptbase[sindex] == 0) {
1714                                 continue;
1715                         }
1716                         va = i386_ptob(sindex);
1717
1718                         anyvalid++;
1719                         if (pmap_remove_pte(pmap,
1720                                 ptbase + sindex, va))
1721                                 break;
1722                 }
1723         }
1724
1725         if (anyvalid)
1726                 pmap_TLB_invalidate_all(pmap);
1727 }
1728
1729 /*
1730  *      Routine:        pmap_remove_all
1731  *      Function:
1732  *              Removes this physical page from
1733  *              all physical maps in which it resides.
1734  *              Reflects back modify bits to the pager.
1735  *
1736  *      Notes:
1737  *              Original versions of this routine were very
1738  *              inefficient because they iteratively called
1739  *              pmap_remove (slow...)
1740  */
1741
1742 static void
1743 pmap_remove_all(m)
1744         vm_page_t m;
1745 {
1746         register pv_entry_t pv;
1747         register unsigned *pte, tpte;
1748         int s;
1749
1750 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1751         /*
1752          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1753          * pages!
1754          */
1755         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1756                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%x", VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1757         }
1758 #endif
1759
1760         s = splvm();
1761         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1762                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1763
1764                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1765
1766                 tpte = loadandclear(pte);
1767                 if (tpte & PG_W)
1768                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1769
1770                 if (tpte & PG_A)
1771                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1772
1773                 /*
1774                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1775                  */
1776                 if (tpte & PG_M) {
1777 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1778                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1779                                 printf(
1780         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1781                                     pv->pv_va, tpte);
1782                         }
1783 #endif
1784                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1785                                 vm_page_dirty(m);
1786                 }
1787                 pmap_TLB_invalidate(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1788
1789                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1790                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1791                 m->md.pv_list_count--;
1792                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1793                 free_pv_entry(pv);
1794         }
1795
1796         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1797
1798         splx(s);
1799 }
1800
1801 /*
1802  *      Set the physical protection on the
1803  *      specified range of this map as requested.
1804  */
1805 void
1806 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1807 {
1808         register unsigned *ptbase;
1809         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1810         vm_pindex_t sindex, eindex;
1811         int anychanged;
1812
1813         if (pmap == NULL)
1814                 return;
1815
1816         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1817                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1818                 return;
1819         }
1820
1821         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1822                 return;
1823
1824         anychanged = 0;
1825
1826         ptbase = get_ptbase(pmap);
1827
1828         sindex = i386_btop(sva);
1829         eindex = i386_btop(eva);
1830
1831         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1832
1833                 unsigned pdirindex;
1834
1835                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1836
1837                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1838                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1839                         (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1840                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1841                         anychanged++;
1842                         continue;
1843                 }
1844
1845                 /*
1846                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1847                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1848                  */
1849                 if (ptpaddr == 0)
1850                         continue;
1851
1852                 if (pdnxt > eindex) {
1853                         pdnxt = eindex;
1854                 }
1855
1856                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1857
1858                         unsigned pbits;
1859                         vm_page_t m;
1860
1861                         pbits = ptbase[sindex];
1862
1863                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1864                                 m = NULL;
1865                                 if (pbits & PG_A) {
1866                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1867                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1868                                         pbits &= ~PG_A;
1869                                 }
1870                                 if (pbits & PG_M) {
1871                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1872                                                 if (m == NULL)
1873                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1874                                                 vm_page_dirty(m);
1875                                                 pbits &= ~PG_M;
1876                                         }
1877                                 }
1878                         }
1879
1880                         pbits &= ~PG_RW;
1881
1882                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1883                                 ptbase[sindex] = pbits;
1884                                 anychanged = 1;
1885                         }
1886                 }
1887         }
1888         if (anychanged)
1889                 pmap_TLB_invalidate_all(pmap);
1890 }
1891
1892 /*
1893  *      Insert the given physical page (p) at
1894  *      the specified virtual address (v) in the
1895  *      target physical map with the protection requested.
1896  *
1897  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1898  *      that the related pte can not be reclaimed.
1899  *
1900  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1901  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1902  *      insert this page into the given map NOW.
1903  */
1904 void
1905 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1906            boolean_t wired)
1907 {
1908         vm_offset_t pa;
1909         register unsigned *pte;
1910         vm_offset_t opa;
1911         vm_offset_t origpte, newpte;
1912         vm_page_t mpte;
1913
1914         if (pmap == NULL)
1915                 return;
1916
1917         va &= PG_FRAME;
1918 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1919         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1920                 panic("pmap_enter: toobig");
1921         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1922                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1923 #endif
1924
1925         mpte = NULL;
1926         /*
1927          * In the case that a page table page is not
1928          * resident, we are creating it here.
1929          */
1930         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1931                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1932         }
1933 #if 0 && defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1934         else {
1935                 vm_offset_t *pdeaddr = (vm_offset_t *)pmap_pde(pmap, va);
1936                 if (((origpte = (vm_offset_t) *pdeaddr) & PG_V) == 0) {
1937                         panic("pmap_enter: invalid kernel page table page(0), pdir=%p, pde=%p, va=%p\n",
1938                                 pmap->pm_pdir[PTDPTDI], origpte, va);
1939                 }
1940                 if (smp_active) {
1941                         pdeaddr = (vm_offset_t *) IdlePTDS[cpuid];
1942                         if (((newpte = pdeaddr[va >> PDRSHIFT]) & PG_V) == 0) {
1943                                 if ((vm_offset_t) my_idlePTD != (vm_offset_t) vtophys(pdeaddr))
1944                                         printf("pde mismatch: %x, %x\n", my_idlePTD, pdeaddr);
1945                                 printf("cpuid: %d, pdeaddr: 0x%x\n", cpuid, pdeaddr);
1946                                 panic("pmap_enter: invalid kernel page table page(1), pdir=%p, npde=%p, pde=%p, va=%p\n",
1947                                         pmap->pm_pdir[PTDPTDI], newpte, origpte, va);
1948                         }
1949                 }
1950         }
1951 #endif
1952
1953         pte = pmap_pte(pmap, va);
1954
1955         /*
1956          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1957          */
1958         if (pte == NULL) {
1959                 panic("pmap_enter: invalid page directory, pdir=%p, va=0x%x\n",
1960                         (void *)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1961         }
1962
1963         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1964         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1965         opa = origpte & PG_FRAME;
1966
1967         if (origpte & PG_PS)
1968                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1969
1970         /*
1971          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1972          */
1973         if (origpte && (opa == pa)) {
1974                 /*
1975                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1976                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1977                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1978                  * the PT page will be also.
1979                  */
1980                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1981                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1982                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1983                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1984
1985 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1986                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1987                         printf(
1988         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1989                             va, origpte);
1990                 }
1991 #endif
1992
1993                 /*
1994                  * Remove extra pte reference
1995                  */
1996                 if (mpte)
1997                         mpte->hold_count--;
1998
1999                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (origpte & PG_V)) {
2000                         if ((origpte & PG_RW) == 0) {
2001                                 *pte |= PG_RW;
2002 #ifdef SMP
2003                                 cpu_invlpg((void *)va);
2004                                 if (pmap->pm_active & mycpu->gd_other_cpus)
2005                                         smp_invltlb();
2006 #else
2007                                 invltlb_1pg(va);
2008 #endif
2009                         }
2010                         return;
2011                 }
2012
2013                 /*
2014                  * We might be turning off write access to the page,
2015                  * so we go ahead and sense modify status.
2016                  */
2017                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2018                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2019                                 vm_page_t om;
2020                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2021                                 vm_page_dirty(om);
2022                         }
2023                         pa |= PG_MANAGED;
2024                 }
2025                 goto validate;
2026         }
2027         /*
2028          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2029          * handle validating new mapping.
2030          */
2031         if (opa) {
2032                 int err;
2033                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2034                 if (err)
2035                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
2036         }
2037
2038         /*
2039          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2040          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2041          * called at interrupt time.
2042          */
2043         if (pmap_initialized &&
2044             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2045                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2046                 pa |= PG_MANAGED;
2047         }
2048
2049         /*
2050          * Increment counters
2051          */
2052         pmap->pm_stats.resident_count++;
2053         if (wired)
2054                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2055
2056 validate:
2057         /*
2058          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2059          */
2060         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2061
2062         if (wired)
2063                 newpte |= PG_W;
2064         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2065                 newpte |= PG_U;
2066         if (pmap == kernel_pmap)
2067                 newpte |= pgeflag;
2068
2069         /*
2070          * if the mapping or permission bits are different, we need
2071          * to update the pte.
2072          */
2073         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2074                 *pte = newpte | PG_A;
2075                 /*if (origpte)*/ {
2076 #ifdef SMP
2077                         cpu_invlpg((void *)va);
2078                         if (pmap->pm_active & mycpu->gd_other_cpus)
2079                                 smp_invltlb();
2080 #else
2081                         invltlb_1pg(va);
2082 #endif
2083                 }
2084         }
2085 }
2086
2087 /*
2088  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2089  * 1. Current pmap & pmap exists.
2090  * 2. Not wired.
2091  * 3. Read access.
2092  * 4. No page table pages.
2093  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2094  * 6. Page IS managed.
2095  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2096  */
2097
2098 static vm_page_t
2099 pmap_enter_quick(pmap, va, m, mpte)
2100         register pmap_t pmap;
2101         vm_offset_t va;
2102         vm_page_t m;
2103         vm_page_t mpte;
2104 {
2105         unsigned *pte;
2106         vm_offset_t pa;
2107
2108         /*
2109          * In the case that a page table page is not
2110          * resident, we are creating it here.
2111          */
2112         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2113                 unsigned ptepindex;
2114                 vm_offset_t ptepa;
2115
2116                 /*
2117                  * Calculate pagetable page index
2118                  */
2119                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2120                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2121                         mpte->hold_count++;
2122                 } else {
2123 retry:
2124                         /*
2125                          * Get the page directory entry
2126                          */
2127                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2128
2129                         /*
2130                          * If the page table page is mapped, we just increment
2131                          * the hold count, and activate it.
2132                          */
2133                         if (ptepa) {
2134                                 if (ptepa & PG_PS)
2135                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2136                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2137                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2138                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2139                                 } else {
2140                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2141                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2142                                 }
2143                                 if (mpte == NULL)
2144                                         goto retry;
2145                                 mpte->hold_count++;
2146                         } else {
2147                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2148                         }
2149                 }
2150         } else {
2151                 mpte = NULL;
2152         }
2153
2154         /*
2155          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2156          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2157          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2158          * But that isn't as quick as vtopte.
2159          */
2160         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2161         if (*pte) {
2162                 if (mpte)
2163                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
2164                 return 0;
2165         }
2166
2167         /*
2168          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2169          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2170          * called at interrupt time.
2171          */
2172         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2173                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2174
2175         /*
2176          * Increment counters
2177          */
2178         pmap->pm_stats.resident_count++;
2179
2180         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2181
2182         /*
2183          * Now validate mapping with RO protection
2184          */
2185         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2186                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2187         else
2188                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2189
2190         return mpte;
2191 }
2192
2193 /*
2194  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2195  * to be used for panic dumps.
2196  */
2197 void *
2198 pmap_kenter_temporary(vm_offset_t pa, int i)
2199 {
2200         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2201         return ((void *)crashdumpmap);
2202 }
2203
2204 #define MAX_INIT_PT (96)
2205 /*
2206  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2207  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2208  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2209  */
2210 void
2211 pmap_object_init_pt(pmap, addr, object, pindex, size, limit)
2212         pmap_t pmap;
2213         vm_offset_t addr;
2214         vm_object_t object;
2215         vm_pindex_t pindex;
2216         vm_size_t size;
2217         int limit;
2218 {
2219         vm_offset_t tmpidx;
2220         int psize;
2221         vm_page_t p, mpte;
2222         int objpgs;
2223
2224         if (pmap == NULL || object == NULL)
2225                 return;
2226
2227         /*
2228          * This code maps large physical mmap regions into the
2229          * processor address space.  Note that some shortcuts
2230          * are taken, but the code works.
2231          */
2232         if (pseflag &&
2233                 (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2234                 ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2235                 ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2236                 int i;
2237                 vm_page_t m[1];
2238                 unsigned int ptepindex;
2239                 int npdes;
2240                 vm_offset_t ptepa;
2241
2242                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2243                         return;
2244
2245 retry:
2246                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2247                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2248                         goto retry;
2249
2250                 if (p == NULL) {
2251                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2252                         if (p == NULL)
2253                                 return;
2254                         m[0] = p;
2255
2256                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2257                                 vm_page_free(p);
2258                                 return;
2259                         }
2260
2261                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2262                         vm_page_wakeup(p);
2263                 }
2264
2265                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2266                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2267                         return;
2268                 }
2269
2270                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2271
2272                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2273                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2274                 for(i=0;i<npdes;i++) {
2275                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2276                                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2277                         ptepa += NBPDR;
2278                         ptepindex += 1;
2279                 }
2280                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2281                 invltlb();
2282                 return;
2283         }
2284
2285         psize = i386_btop(size);
2286
2287         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2288                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2289                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2290                 return;
2291         }
2292
2293         if (psize + pindex > object->size) {
2294                 if (object->size < pindex)
2295                         return;
2296                 psize = object->size - pindex;
2297         }
2298
2299         mpte = NULL;
2300         /*
2301          * if we are processing a major portion of the object, then scan the
2302          * entire thing.
2303          */
2304         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2305                 objpgs = psize;
2306
2307                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2308                     ((objpgs > 0) && (p != NULL));
2309                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)) {
2310
2311                         tmpidx = p->pindex;
2312                         if (tmpidx < pindex) {
2313                                 continue;
2314                         }
2315                         tmpidx -= pindex;
2316                         if (tmpidx >= psize) {
2317                                 continue;
2318                         }
2319                         /*
2320                          * don't allow an madvise to blow away our really
2321                          * free pages allocating pv entries.
2322                          */
2323                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2324                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2325                                 break;
2326                         }
2327                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2328                                 (p->busy == 0) &&
2329                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2330                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2331                                         vm_page_deactivate(p);
2332                                 vm_page_busy(p);
2333                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2334                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2335                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2336                                 vm_page_wakeup(p);
2337                         }
2338                         objpgs -= 1;
2339                 }
2340         } else {
2341                 /*
2342                  * else lookup the pages one-by-one.
2343                  */
2344                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2345                         /*
2346                          * don't allow an madvise to blow away our really
2347                          * free pages allocating pv entries.
2348                          */
2349                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2350                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2351                                 break;
2352                         }
2353                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2354                         if (p &&
2355                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2356                                 (p->busy == 0) &&
2357                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2358                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2359                                         vm_page_deactivate(p);
2360                                 vm_page_busy(p);
2361                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2362                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2363                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2364                                 vm_page_wakeup(p);
2365                         }
2366                 }
2367         }
2368         return;
2369 }
2370
2371 /*
2372  * pmap_prefault provides a quick way of clustering
2373  * pagefaults into a processes address space.  It is a "cousin"
2374  * of pmap_object_init_pt, except it runs at page fault time instead
2375  * of mmap time.
2376  */
2377 #define PFBAK 4
2378 #define PFFOR 4
2379 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2380
2381 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2382         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2383         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2384         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE
2385         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2386 };
2387
2388 void
2389 pmap_prefault(pmap, addra, entry)
2390         pmap_t pmap;
2391         vm_offset_t addra;
2392         vm_map_entry_t entry;
2393 {
2394         int i;
2395         vm_offset_t starta;
2396         vm_offset_t addr;
2397         vm_pindex_t pindex;
2398         vm_page_t m, mpte;
2399         vm_object_t object;
2400
2401         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2402                 return;
2403
2404         object = entry->object.vm_object;
2405
2406         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2407         if (starta < entry->start) {
2408                 starta = entry->start;
2409         } else if (starta > addra) {
2410                 starta = 0;
2411         }
2412
2413         mpte = NULL;
2414         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2415                 vm_object_t lobject;
2416                 unsigned *pte;
2417
2418                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2419                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2420                         addr = 0;
2421
2422                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2423                         continue;
2424
2425                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL)
2426                         continue;
2427
2428                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2429                 if (*pte)
2430                         continue;
2431
2432                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2433                 lobject = object;
2434                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2435                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) && (lobject->backing_object));
2436                     lobject = lobject->backing_object) {
2437                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2438                                 break;
2439                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2440                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2441                 }
2442
2443                 /*
2444                  * give-up when a page is not in memory
2445                  */
2446                 if (m == NULL)
2447                         break;
2448
2449                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2450                         (m->busy == 0) &&
2451                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2452
2453                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2454                                 vm_page_deactivate(m);
2455                         }
2456                         vm_page_busy(m);
2457                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2458                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2459                         vm_page_wakeup(m);
2460                 }
2461         }
2462 }
2463
2464 /*
2465  *      Routine:        pmap_change_wiring
2466  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2467  *                      pair.
2468  *      In/out conditions:
2469  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2470  */
2471 void
2472 pmap_change_wiring(pmap, va, wired)
2473         register pmap_t pmap;
2474         vm_offset_t va;
2475         boolean_t wired;
2476 {
2477         register unsigned *pte;
2478
2479         if (pmap == NULL)
2480                 return;
2481
2482         pte = pmap_pte(pmap, va);
2483
2484         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2485                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2486         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2487                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2488
2489         /*
2490          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2491          * invalidate TLB.
2492          */
2493         pmap_pte_set_w(pte, wired);
2494 }
2495
2496
2497
2498 /*
2499  *      Copy the range specified by src_addr/len
2500  *      from the source map to the range dst_addr/len
2501  *      in the destination map.
2502  *
2503  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2504  */
2505
2506 void
2507 pmap_copy(dst_pmap, src_pmap, dst_addr, len, src_addr)
2508         pmap_t dst_pmap, src_pmap;
2509         vm_offset_t dst_addr;
2510         vm_size_t len;
2511         vm_offset_t src_addr;
2512 {
2513         vm_offset_t addr;
2514         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2515         vm_offset_t pdnxt;
2516         unsigned src_frame, dst_frame;
2517         vm_page_t m;
2518
2519         if (dst_addr != src_addr)
2520                 return;
2521
2522         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2523         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2524                 return;
2525         }
2526
2527         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2528         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2529                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2530 #if defined(SMP)
2531                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2532                 cpu_invltlb();
2533 #else
2534                 invltlb();
2535 #endif
2536         }
2537
2538         for(addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2539                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2540                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2541                 vm_offset_t srcptepaddr;
2542                 unsigned ptepindex;
2543
2544                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2545                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2546
2547                 /*
2548                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2549                  * way below the low water mark of free pages or way
2550                  * above high water mark of used pv entries.
2551                  */
2552                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2553                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2554                         break;
2555
2556                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2557                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2558
2559                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2560                 if (srcptepaddr == 0)
2561                         continue;
2562
2563                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2564                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2565                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2566                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2567                         }
2568                         continue;
2569                 }
2570
2571                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2572                 if ((srcmpte == NULL) ||
2573                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2574                         continue;
2575
2576                 if (pdnxt > end_addr)
2577                         pdnxt = end_addr;
2578
2579                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2580                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2581                 while (addr < pdnxt) {
2582                         unsigned ptetemp;
2583                         ptetemp = *src_pte;
2584                         /*
2585                          * we only virtual copy managed pages
2586                          */
2587                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2588                                 /*
2589                                  * We have to check after allocpte for the
2590                                  * pte still being around...  allocpte can
2591                                  * block.
2592                                  */
2593                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2594                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2595                                         /*
2596                                          * Clear the modified and
2597                                          * accessed (referenced) bits
2598                                          * during the copy.
2599                                          */
2600                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2601                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2602                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2603                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2604                                                 dstmpte, m);
2605                                 } else {
2606                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2607                                 }
2608                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2609                                         break;
2610                         }
2611                         addr += PAGE_SIZE;
2612                         src_pte++;
2613                         dst_pte++;
2614                 }
2615         }
2616 }
2617
2618 /*
2619  *      Routine:        pmap_kernel
2620  *      Function:
2621  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2622  */
2623 pmap_t
2624 pmap_kernel()
2625 {
2626         return (kernel_pmap);
2627 }
2628
2629 /*
2630  *      pmap_zero_page zeros the specified hardware page by mapping
2631  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2632  */
2633 void
2634 pmap_zero_page(vm_offset_t phys)
2635 {
2636         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2637
2638         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2639                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2640
2641         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2642                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2643         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2644
2645 #if defined(I686_CPU)
2646         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2647                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2648         else
2649 #endif
2650                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2651
2652         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2653 }
2654
2655 /*
2656  *      pmap_zero_page_area zeros the specified hardware page by mapping
2657  *      the page into KVM and using bzero to clear its contents.
2658  *
2659  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2660  */
2661 void
2662 pmap_zero_page_area(phys, off, size)
2663         vm_offset_t phys;
2664         int off;
2665         int size;
2666 {
2667         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2668
2669         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2670                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2671
2672         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2673         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2674
2675 #if defined(I686_CPU)
2676         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2677                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2678         else
2679 #endif
2680                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2681
2682         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2683 }
2684
2685 /*
2686  *      pmap_copy_page copies the specified (machine independent)
2687  *      page by mapping the page into virtual memory and using
2688  *      bcopy to copy the page, one machine dependent page at a
2689  *      time.
2690  */
2691 void
2692 pmap_copy_page(src, dst)
2693         vm_offset_t src;
2694         vm_offset_t dst;
2695 {
2696         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2697
2698         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2699                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2700         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2701                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2702
2703         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2704         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2705
2706         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2707         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2708
2709         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2710
2711         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2712         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2713 }
2714
2715
2716 /*
2717  *      Routine:        pmap_pageable
2718  *      Function:
2719  *              Make the specified pages (by pmap, offset)
2720  *              pageable (or not) as requested.
2721  *
2722  *              A page which is not pageable may not take
2723  *              a fault; therefore, its page table entry
2724  *              must remain valid for the duration.
2725  *
2726  *              This routine is merely advisory; pmap_enter
2727  *              will specify that these pages are to be wired
2728  *              down (or not) as appropriate.
2729  */
2730 void
2731 pmap_pageable(pmap, sva, eva, pageable)
2732         pmap_t pmap;
2733         vm_offset_t sva, eva;
2734         boolean_t pageable;
2735 {
2736 }
2737
2738 /*
2739  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2740  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2741  * be changed upwards or downwards in the future; it
2742  * is only necessary that true be returned for a small
2743  * subset of pmaps for proper page aging.
2744  */
2745 boolean_t
2746 pmap_page_exists_quick(pmap, m)
2747         pmap_t pmap;
2748         vm_page_t m;
2749 {
2750         pv_entry_t pv;
2751         int loops = 0;
2752         int s;
2753
2754         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2755                 return FALSE;
2756
2757         s = splvm();
2758
2759         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2760                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2761                         splx(s);
2762                         return TRUE;
2763                 }
2764                 loops++;
2765                 if (loops >= 16)
2766                         break;
2767         }
2768         splx(s);
2769         return (FALSE);
2770 }
2771
2772 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2773 /*
2774  * Remove all pages from specified address space
2775  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2776  * is special cased for current process only, but
2777  * can have the more generic (and slightly slower)
2778  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2779  * in the case of running down an entire address space.
2780  */
2781 void
2782 pmap_remove_pages(pmap, sva, eva)
2783         pmap_t pmap;
2784         vm_offset_t sva, eva;
2785 {
2786         unsigned *pte, tpte;
2787         pv_entry_t pv, npv;
2788         int s;
2789         vm_page_t m;
2790
2791 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2792         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))) {
2793                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2794                 return;
2795         }
2796 #endif
2797
2798         s = splvm();
2799         for(pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2800                 pv;
2801                 pv = npv) {
2802
2803                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2804                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2805                         continue;
2806                 }
2807
2808 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2809                 pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2810 #else
2811                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2812 #endif
2813                 tpte = *pte;
2814
2815 /*
2816  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2817  */
2818                 if (tpte & PG_W) {
2819                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2820                         continue;
2821                 }
2822                 *pte = 0;
2823
2824                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2825
2826                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2827                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2828
2829                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2830
2831                 /*
2832                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2833                  */
2834                 if (tpte & PG_M) {
2835                         vm_page_dirty(m);
2836                 }
2837
2838
2839                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2840                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2841
2842                 m->md.pv_list_count--;
2843                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2844                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2845                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2846                 }
2847
2848                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2849                 free_pv_entry(pv);
2850         }
2851         splx(s);
2852         pmap_TLB_invalidate_all(pmap);
2853 }
2854
2855 /*
2856  * pmap_testbit tests bits in pte's
2857  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2858  * and a lot of things compile-time evaluate.
2859  */
2860 static boolean_t
2861 pmap_testbit(m, bit)
2862         vm_page_t m;
2863         int bit;
2864 {
2865         pv_entry_t pv;
2866         unsigned *pte;
2867         int s;
2868
2869         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2870                 return FALSE;
2871
2872         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2873                 return FALSE;
2874
2875         s = splvm();
2876
2877         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2878                 /*
2879                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2880                  * mark clean_map and ptes as never
2881                  * modified.
2882                  */
2883                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2884                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2885                                 continue;
2886                 }
2887
2888 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2889                 if (!pv->pv_pmap) {
2890                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2891                         continue;
2892                 }
2893 #endif
2894                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2895                 if (*pte & bit) {
2896                         splx(s);
2897                         return TRUE;
2898                 }
2899         }
2900         splx(s);
2901         return (FALSE);
2902 }
2903
2904 /*
2905  * this routine is used to modify bits in ptes
2906  */
2907 static __inline void
2908 pmap_changebit(m, bit, setem)
2909         vm_page_t m;
2910         int bit;
2911         boolean_t setem;
2912 {
2913         register pv_entry_t pv;
2914         register unsigned *pte;
2915         int s;
2916
2917         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2918                 return;
2919
2920         s = splvm();
2921
2922         /*
2923          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2924          * setting RO do we need to clear the VAC?
2925          */
2926         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2927                 /*
2928                  * don't write protect pager mappings
2929                  */
2930                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2931                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2932                                 continue;
2933                 }
2934
2935 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2936                 if (!pv->pv_pmap) {
2937                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2938                         continue;
2939                 }
2940 #endif
2941
2942                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2943
2944                 if (setem) {
2945                         *(int *)pte |= bit;
2946                         pmap_TLB_invalidate(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2947                 } else {
2948                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2949                         if (pbits & bit) {
2950                                 if (bit == PG_RW) {
2951                                         if (pbits & PG_M) {
2952                                                 vm_page_dirty(m);
2953                                         }
2954                                         *(int *)pte = pbits & ~(PG_M|PG_RW);
2955                                 } else {
2956                                         *(int *)pte = pbits & ~bit;
2957                                 }
2958                                 pmap_TLB_invalidate(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2959                         }
2960                 }
2961         }
2962         splx(s);
2963 }
2964
2965 /*
2966  *      pmap_page_protect:
2967  *
2968  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2969  */
2970 void
2971 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2972 {
2973         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2974                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2975                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
2976                 } else {
2977                         pmap_remove_all(m);
2978                 }
2979         }
2980 }
2981
2982 vm_offset_t
2983 pmap_phys_address(ppn)
2984         int ppn;
2985 {
2986         return (i386_ptob(ppn));
2987 }
2988
2989 /*
2990  *      pmap_ts_referenced:
2991  *
2992  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2993  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2994  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2995  *      reference bits set.
2996  *
2997  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2998  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2999  *      optimal aging of shared pages.
3000  */
3001 int
3002 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3003 {
3004         register pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3005         unsigned *pte;
3006         int s;
3007         int rtval = 0;
3008
3009         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3010                 return (rtval);
3011
3012         s = splvm();
3013
3014         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3015
3016                 pvf = pv;
3017
3018                 do {
3019                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3020
3021                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3022
3023                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3024
3025                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3026                                 continue;
3027
3028                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3029
3030                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3031                                 *pte &= ~PG_A;
3032
3033                                 pmap_TLB_invalidate(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3034
3035                                 rtval++;
3036                                 if (rtval > 4) {
3037                                         break;
3038                                 }
3039                         }
3040                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3041         }
3042         splx(s);
3043
3044         return (rtval);
3045 }
3046
3047 /*
3048  *      pmap_is_modified:
3049  *
3050  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3051  *      in any physical maps.
3052  */
3053 boolean_t
3054 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3055 {
3056         return pmap_testbit(m, PG_M);
3057 }
3058
3059 /*
3060  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3061  */
3062 void
3063 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3064 {
3065         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3066 }
3067
3068 /*
3069  *      pmap_clear_reference:
3070  *
3071  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3072  */
3073 void
3074 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3075 {
3076         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3077 }
3078
3079 /*
3080  * Miscellaneous support routines follow
3081  */
3082
3083 static void
3084 i386_protection_init()
3085 {
3086         register int *kp, prot;
3087
3088         kp = protection_codes;
3089         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3090                 switch (prot) {
3091                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3092                         /*
3093                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3094                          * so just make it readable.
3095                          */
3096                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3097                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3098                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3099                         *kp++ = 0;
3100                         break;
3101                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3102                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3103                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3104                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3105                         *kp++ = PG_RW;
3106                         break;
3107                 }
3108         }
3109 }
3110
3111 /*
3112  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3113  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3114  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3115  * NOT real memory.
3116  *
3117  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3118  * a time.
3119  */
3120 void *
3121 pmap_mapdev(pa, size)
3122         vm_offset_t pa;
3123         vm_size_t size;
3124 {
3125         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3126         unsigned *pte;
3127
3128         offset = pa & PAGE_MASK;
3129         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3130
3131         va = kmem_alloc_pageable(kernel_map, size);
3132         if (!va)
3133                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3134
3135         pa = pa & PG_FRAME;
3136         for (tmpva = va; size > 0;) {
3137                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3138                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3139                 size -= PAGE_SIZE;
3140                 tmpva += PAGE_SIZE;
3141                 pa += PAGE_SIZE;
3142         }
3143         invltlb();
3144
3145         return ((void *)(va + offset));
3146 }
3147
3148 void
3149 pmap_unmapdev(va, size)
3150         vm_offset_t va;
3151         vm_size_t size;
3152 {
3153         vm_offset_t base, offset;
3154
3155         base = va & PG_FRAME;
3156         offset = va & PAGE_MASK;
3157         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3158         kmem_free(kernel_map, base, size);
3159 }
3160
3161 /*
3162  * perform the pmap work for mincore
3163  */
3164 int
3165 pmap_mincore(pmap, addr)
3166         pmap_t pmap;
3167         vm_offset_t addr;
3168 {
3169
3170         unsigned *ptep, pte;
3171         vm_page_t m;
3172         int val = 0;
3173
3174         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3175         if (ptep == 0) {
3176                 return 0;
3177         }
3178
3179         if ((pte = *ptep) != 0) {
3180                 vm_offset_t pa;
3181
3182                 val = MINCORE_INCORE;
3183                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3184                         return val;
3185
3186                 pa = pte & PG_FRAME;
3187
3188                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3189
3190                 /*
3191                  * Modified by us
3192                  */
3193                 if (pte & PG_M)
3194                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3195                 /*
3196                  * Modified by someone
3197                  */
3198                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3199                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3200                 /*
3201                  * Referenced by us
3202                  */
3203                 if (pte & PG_A)
3204                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3205
3206                 /*
3207                  * Referenced by someone
3208                  */
3209                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3210                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3211                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3212                 }
3213         }
3214         return val;
3215 }
3216
3217 void
3218 pmap_activate(struct proc *p)
3219 {
3220         pmap_t  pmap;
3221
3222         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3223 #if defined(SMP)
3224         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3225 #else
3226         pmap->pm_active |= 1;
3227 #endif
3228 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3229         tlb_flush_count++;
3230 #endif
3231         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3232         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3233 }
3234
3235 vm_offset_t
3236 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3237 {
3238
3239         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3240                 return addr;
3241         }
3242
3243         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3244         return addr;
3245 }
3246
3247
3248 #if defined(PMAP_DEBUG)
3249 pmap_pid_dump(int pid)
3250 {
3251         pmap_t pmap;
3252         struct proc *p;
3253         int npte = 0;
3254         int index;
3255         LIST_FOREACH(p, &allproc, p_list) {
3256                 if (p->p_pid != pid)
3257                         continue;
3258
3259                 if (p->p_vmspace) {
3260                         int i,j;
3261                         index = 0;
3262                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3263                         for(i=0;i<1024;i++) {
3264                                 pd_entry_t *pde;
3265                                 unsigned *pte;
3266                                 unsigned base = i << PDRSHIFT;
3267
3268                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3269                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3270                                         for(j=0;j<1024;j++) {
3271                                                 unsigned va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3272                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3273                                                         if (index) {
3274                                                                 index = 0;
3275                                                                 printf("\n");
3276                                                         }
3277                                                         return npte;
3278                                                 }
3279                                                 pte = pmap_pte_quick( pmap, va);
3280                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3281                                                         vm_offset_t pa;
3282                                                         vm_page_t m;
3283                                                         pa = *(int *)pte;
3284                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3285                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3286                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3287                                                         npte++;
3288                                                         index++;
3289                                                         if (index >= 2) {
3290                                                                 index = 0;
3291                                                                 printf("\n");
3292                                                         } else {
3293                                                                 printf(" ");
3294                                                         }
3295                                                 }
3296                                         }
3297                                 }
3298                         }
3299                 }
3300         }
3301         return npte;
3302 }
3303 #endif
3304
3305 #if defined(DEBUG)
3306
3307 static void     pads __P((pmap_t pm));
3308 void            pmap_pvdump __P((vm_offset_t pa));
3309
3310 /* print address space of pmap*/
3311 static void
3312 pads(pm)
3313         pmap_t pm;
3314 {
3315         unsigned va, i, j;
3316         unsigned *ptep;
3317
3318         if (pm == kernel_pmap)
3319                 return;
3320         for (i = 0; i < 1024; i++)
3321                 if (pm->pm_pdir[i])
3322                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3323                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3324                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3325                                         continue;
3326                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3327                                         continue;
3328                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3329                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3330                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3331                         };
3332
3333 }
3334
3335 void
3336 pmap_pvdump(pa)
3337         vm_offset_t pa;
3338 {
3339         register pv_entry_t pv;
3340         vm_page_t m;
3341
3342         printf("pa %x", pa);
3343         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3344         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3345 #ifdef used_to_be
3346                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3347                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3348 #endif
3349                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3350                 pads(pv->pv_pmap);
3351         }
3352         printf(" ");
3353 }
3354 #endif