sys/platform/vkernel64/platform/pmap.c

   1 /*
   2  * (MPSAFE)
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
   8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
   9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
  10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
  11  * All rights reserved.
  12  *
  13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  26  *    must display the following acknowledgement:
  27  *      This product includes software developed by the University of
  28  *      California, Berkeley and its contributors.
  29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  31  *    without specific prior written permission.
  32  *
  33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  43  * SUCH DAMAGE.
  44  *
  45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  47  */
  48
  49 /*
  50  * Manages physical address maps.
  51  */
  52
  53 #if JG
  54 #include "opt_pmap.h"
  55 #endif
  56 #include "opt_msgbuf.h"
  57
  58 #include <sys/param.h>
  59 #include <sys/systm.h>
  60 #include <sys/kernel.h>
  61 #include <sys/proc.h>
  62 #include <sys/msgbuf.h>
  63 #include <sys/vmmeter.h>
  64 #include <sys/mman.h>
  65 #include <sys/vmspace.h>
  66
  67 #include <vm/vm.h>
  68 #include <vm/vm_param.h>
  69 #include <sys/sysctl.h>
  70 #include <sys/lock.h>
  71 #include <vm/vm_kern.h>
  72 #include <vm/vm_page.h>
  73 #include <vm/vm_map.h>
  74 #include <vm/vm_object.h>
  75 #include <vm/vm_extern.h>
  76 #include <vm/vm_pageout.h>
  77 #include <vm/vm_pager.h>
  78 #include <vm/vm_zone.h>
  79
  80 #include <sys/user.h>
  81 #include <sys/thread2.h>
  82 #include <sys/sysref2.h>
  83 #include <sys/spinlock2.h>
  84 #include <vm/vm_page2.h>
  85
  86 #include <machine/cputypes.h>
  87 #include <machine/md_var.h>
  88 #include <machine/specialreg.h>
  89 #include <machine/smp.h>
  90 #include <machine/globaldata.h>
  91 #include <machine/pmap.h>
  92 #include <machine/pmap_inval.h>
  93
  94 #include <ddb/ddb.h>
  95
  96 #include <stdio.h>
  97 #include <assert.h>
  98 #include <stdlib.h>
  99 #include <pthread.h>
 100
 101 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 102 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 103 #define PMAP_SHPGPERPROC 1000
 104 #endif
 105
 106 #if defined(DIAGNOSTIC)
 107 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 108 #endif
 109
 110 #define MINPV 2048
 111
 112 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 113 #define PMAP_INLINE __inline
 114 #else
 115 #define PMAP_INLINE
 116 #endif
 117
 118 /*
 119  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 120  */
 121 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 122 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 123
 124 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 125 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
 126 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
 127 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
 128 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
 129
 130 /*
 131  * Given a map and a machine independent protection code,
 132  * convert to a vax protection code.
 133  */
 134 #define pte_prot(m, p)          \
 135         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
 136 static int protection_codes[8];
 137
 138 struct pmap kernel_pmap;
 139
 140 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 141
 142 static struct vm_object kptobj;
 143
 144 static int nkpt;
 145
 146 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
 147 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
 148 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
 149
 150 extern int vmm_enabled;
 151 extern void *vkernel_stack;
 152
 153 /*
 154  * Data for the pv entry allocation mechanism
 155  */
 156 static vm_zone_t pvzone;
 157 static struct vm_zone pvzone_store;
 158 static struct vm_object pvzone_obj;
 159 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 160 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 161 static struct pv_entry *pvinit;
 162
 163 /*
 164  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 165  */
 166 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
 167 caddr_t CADDR1 = NULL;
 168 static pt_entry_t *msgbufmap;
 169
 170 uint64_t KPTphys;
 171
 172 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
 173 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
 174 static void     i386_protection_init (void);
 175 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
 176
 177 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
 178 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
 179                                 vm_offset_t sva);
 180 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
 181 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
 182                                 vm_offset_t va);
 183 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
 184 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 185                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
 186
 187 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 188
 189 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
 190 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
 191 #if JGPMAP32
 192 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 193 #endif
 194 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
 195 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
 196
 197 /*
 198  * pmap_pte_quick:
 199  *
 200  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 201  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 202  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 203  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 204  *
 205  *      Should only be called while in a critical section.
 206  */
 207 #if JGPMAP32
 208 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
 209
 210 static pt_entry_t *
 211 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 212 {
 213         return pmap_pte(pmap, va);
 214 }
 215 #endif
 216
 217 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
 218 static __inline vm_pindex_t
 219 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
 220 {
 221         return va >> PDRSHIFT;
 222 }
 223
 224 /* Return various clipped indexes for a given VA */
 225 static __inline vm_pindex_t
 226 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
 227 {
 228         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
 229 }
 230
 231 static __inline vm_pindex_t
 232 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
 233 {
 234         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
 235 }
 236
 237 static __inline vm_pindex_t
 238 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
 239 {
 240         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
 241 }
 242
 243 static __inline vm_pindex_t
 244 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
 245 {
 246         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
 247 }
 248
 249 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
 250 static __inline pml4_entry_t *
 251 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 252 {
 253         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
 254 }
 255
 256 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 257 static __inline pdp_entry_t *
 258 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
 259 {
 260         pdp_entry_t *pdpe;
 261
 262         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
 263         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
 264 }
 265
 266 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
 267 static __inline pdp_entry_t *
 268 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 269 {
 270         pml4_entry_t *pml4e;
 271
 272         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
 273         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
 274                 return NULL;
 275         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
 276 }
 277
 278 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 279 static __inline pd_entry_t *
 280 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
 281 {
 282         pd_entry_t *pde;
 283
 284         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
 285         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
 286 }
 287
 288 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
 289 static __inline pd_entry_t *
 290 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 291 {
 292         pdp_entry_t *pdpe;
 293
 294         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
 295         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
 296                  return NULL;
 297         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
 298 }
 299
 300 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 301 static __inline pt_entry_t *
 302 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
 303 {
 304         pt_entry_t *pte;
 305
 306         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
 307         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
 308 }
 309
 310 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
 311 static __inline pt_entry_t *
 312 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 313 {
 314         pd_entry_t *pde;
 315
 316         pde = pmap_pde(pmap, va);
 317         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
 318                 return NULL;
 319         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
 320                 return ((pt_entry_t *)pde);
 321         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
 322 }
 323
 324
 325 #if JGV
 326 PMAP_INLINE pt_entry_t *
 327 vtopte(vm_offset_t va)
 328 {
 329         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
 330                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 331
 332         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
 333 }
 334
 335 static __inline pd_entry_t *
 336 vtopde(vm_offset_t va)
 337 {
 338         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
 339                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
 340
 341         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
 342 }
 343 #else
 344 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
 345 vtopte(vm_offset_t va)
 346 {
 347         pt_entry_t *x;
 348         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 349         assert(x != NULL);
 350         return x;
 351 }
 352
 353 static __inline pd_entry_t *
 354 vtopde(vm_offset_t va)
 355 {
 356         pd_entry_t *x;
 357         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
 358         assert(x != NULL);
 359         return x;
 360 }
 361 #endif
 362
 363 static uint64_t
 364 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
 365 {
 366         uint64_t ret;
 367
 368         ret = *firstaddr;
 369 #if JGV
 370         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
 371 #endif
 372         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
 373         return (ret);
 374 }
 375
 376 static void
 377 create_dmap_vmm(vm_paddr_t *firstaddr)
 378 {
 379         void *stack_addr;
 380         int pml4_stack_index;
 381         int pdp_stack_index;
 382         int pd_stack_index;
 383         long i,j;
 384         int regs[4];
 385         int amd_feature;
 386
 387         uint64_t KPDP_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
 388         uint64_t KPDP_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 389         uint64_t KPD_VSTACK_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 390
 391         pml4_entry_t *KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 392         pdp_entry_t *KPDP_DMAP_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_DMAP_phys);
 393         pdp_entry_t *KPDP_VSTACK_virt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDP_VSTACK_phys);
 394         pd_entry_t *KPD_VSTACK_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_VSTACK_phys);
 395
 396         bzero(KPDP_DMAP_virt, NDMPML4E * PAGE_SIZE);
 397         bzero(KPDP_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 398         bzero(KPD_VSTACK_virt, 1 * PAGE_SIZE);
 399
 400         do_cpuid(0x80000001, regs);
 401         amd_feature = regs[3];
 402
 403         /* Build the mappings for the first 512GB */
 404         if (amd_feature & AMDID_PAGE1GB) {
 405                 /* In pages of 1 GB, if supported */
 406                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 407                         KPDP_DMAP_virt[i] = ((uint64_t)i << PDPSHIFT);
 408                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 409                 }
 410         } else {
 411                 /* In page of 2MB, otherwise */
 412                 for (i = 0; i < NPDPEPG; i++) {
 413                         uint64_t KPD_DMAP_phys = allocpages(firstaddr, 1);
 414                         pd_entry_t *KPD_DMAP_virt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPD_DMAP_phys);
 415
 416                         bzero(KPD_DMAP_virt, PAGE_SIZE);
 417
 418                         KPDP_DMAP_virt[i] = KPD_DMAP_phys;
 419                         KPDP_DMAP_virt[i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 420
 421                         /* For each PD, we have to allocate NPTEPG PT */
 422                         for (j = 0; j < NPTEPG; j++) {
 423                                 KPD_DMAP_virt[j] = (i << PDPSHIFT) | (j << PDRSHIFT);
 424                                 KPD_DMAP_virt[j] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_PS | VPTE_U;
 425                         }
 426                 }
 427         }
 428
 429         /* DMAP for the first 512G */
 430         KPML4virt[0] = KPDP_DMAP_phys;
 431         KPML4virt[0] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 432
 433         /* create a 2 MB map of the new stack */
 434         pml4_stack_index = (uint64_t)&stack_addr >> PML4SHIFT;
 435         KPML4virt[pml4_stack_index] = KPDP_VSTACK_phys;
 436         KPML4virt[pml4_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 437
 438         pdp_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PML4MASK) >> PDPSHIFT;
 439         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] = KPD_VSTACK_phys;
 440         KPDP_VSTACK_virt[pdp_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 441
 442         pd_stack_index = ((uint64_t)&stack_addr & PDPMASK) >> PDRSHIFT;
 443         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] = (uint64_t) vkernel_stack;
 444         KPD_VSTACK_virt[pd_stack_index] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_PS;
 445 }
 446
 447 static void
 448 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 449 {
 450         int i;
 451         pml4_entry_t *KPML4virt;
 452         pdp_entry_t *KPDPvirt;
 453         pd_entry_t *KPDvirt;
 454         pt_entry_t *KPTvirt;
 455         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
 456         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
 457         int kpdi = pmap_pde_index(ptov_offset);
 458
 459         /*
 460          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
 461          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
 462          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
 463          *
 464          * Maxmem is in pages.
 465          */
 466         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
 467         /*
 468          * Allocate pages
 469          */
 470         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
 471         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
 472         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
 473         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
 474
 475         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 476         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
 477         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
 478         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
 479
 480         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
 481         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
 482         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
 483         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
 484
 485         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
 486         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
 487                 KPDvirt[i + kpdi] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
 488                 KPDvirt[i + kpdi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 489         }
 490
 491         /* And connect up the PD to the PDP */
 492         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
 493                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
 494                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 495         }
 496
 497         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
 498         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
 499         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 500
 501         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
 502         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
 503         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 504 }
 505
 506 /*
 507  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
 508  */
 509 void
 510 pmap_page_init(struct vm_page *m)
 511 {
 512         vm_page_init(m);
 513         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 514 }
 515
 516 /*
 517  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 518  *
 519  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 520  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 521  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 522  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 523  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 524  *      (physical) address starting relative to 0]
 525  */
 526 void
 527 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
 528 {
 529         vm_offset_t va;
 530         pt_entry_t *pte;
 531
 532         /*
 533          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
 534          */
 535         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
 536
 537         /* Create the DMAP for the VMM */
 538         if (vmm_enabled) {
 539                 create_dmap_vmm(firstaddr);
 540         }
 541
 542         virtual_start = KvaStart;
 543         virtual_end = KvaEnd;
 544
 545         /*
 546          * Initialize protection array.
 547          */
 548         i386_protection_init();
 549
 550         /*
 551          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 552          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 553          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 554          *
 555          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
 556          * for mmu pages.
 557          */
 558         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
 559         kernel_pmap.pm_count = 1;
 560         /* don't allow deactivation */
 561         CPUMASK_ASSALLONES(kernel_pmap.pm_active);
 562         kernel_pmap.pm_pteobj = NULL;   /* see pmap_init */
 563         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
 564         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
 565         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
 566         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin, "pmapbootstrap");
 567
 568         /*
 569          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 570          * mapping of pages.
 571          */
 572 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 573         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 574
 575         va = virtual_start;
 576         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
 577         /*
 578          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 579          */
 580         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 581
 582 #if JGV
 583         /*
 584          * Crashdump maps.
 585          */
 586         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 587 #endif
 588
 589         /*
 590          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 591          * /dev/mem.
 592          */
 593         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 594
 595         /*
 596          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 597          * XXX msgbufmap is not used.
 598          */
 599         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 600                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 601
 602         virtual_start = va;
 603
 604         *CMAP1 = 0;
 605         /* Not ready to do an invltlb yet for VMM*/
 606         if (!vmm_enabled)
 607                 cpu_invltlb();
 608
 609 }
 610
 611 /*
 612  *      Initialize the pmap module.
 613  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 614  *      system needs to map virtual memory.
 615  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 616  *      way, discontiguous physical memory.
 617  */
 618 void
 619 pmap_init(void)
 620 {
 621         int i;
 622         int initial_pvs;
 623
 624         /*
 625          * object for kernel page table pages
 626          */
 627         /* JG I think the number can be arbitrary */
 628         vm_object_init(&kptobj, 5);
 629         kernel_pmap.pm_pteobj = &kptobj;
 630
 631         /*
 632          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 633          * pv_head_table.
 634          */
 635         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 636                 vm_page_t m;
 637
 638                 m = &vm_page_array[i];
 639                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 640                 m->md.pv_list_count = 0;
 641         }
 642
 643         /*
 644          * init the pv free list
 645          */
 646         initial_pvs = vm_page_array_size;
 647         if (initial_pvs < MINPV)
 648                 initial_pvs = MINPV;
 649         pvzone = &pvzone_store;
 650         pvinit = (struct pv_entry *)
 651                 kmem_alloc(&kernel_map,
 652                            initial_pvs * sizeof (struct pv_entry),
 653                            VM_SUBSYS_PVENTRY);
 654         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 655                 initial_pvs);
 656
 657         /*
 658          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 659          */
 660         pmap_initialized = TRUE;
 661 }
 662
 663 /*
 664  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 665  * high water mark so that the system can recover from excessive
 666  * numbers of pv entries.
 667  */
 668 void
 669 pmap_init2(void)
 670 {
 671         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 672
 673         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 674         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 675         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 676         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 677         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT);
 678 }
 679
 680
 681 /***************************************************
 682  * Low level helper routines.....
 683  ***************************************************/
 684
 685 /*
 686  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
 687  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
 688  * be managed anyhow.
 689  *
 690  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
 691  * this function only applies to the kernel pmap.
 692  */
 693 static int
 694 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 695 {
 696         if (pmap != &kernel_pmap)
 697                 return 1;
 698         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 699                 return 1;
 700         else
 701                 return 0;
 702 }
 703
 704 /*
 705  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
 706  *
 707  * No requirements.
 708  */
 709 vm_paddr_t
 710 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 711 {
 712         vm_paddr_t rtval;
 713         pt_entry_t *pte;
 714         pd_entry_t pde, *pdep;
 715
 716         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
 717         rtval = 0;
 718         pdep = pmap_pde(pmap, va);
 719         if (pdep != NULL) {
 720                 pde = *pdep;
 721                 if (pde) {
 722                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
 723                                 /* JGV */
 724                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 725                         } else {
 726                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
 727                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 728                         }
 729                 }
 730         }
 731         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
 732
 733         return rtval;
 734 }
 735
 736 /*
 737  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
 738  * vm_fault_page[_quick]().
 739  */
 740 vm_page_t
 741 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap __unused, vm_offset_t vaddr __unused,
 742                       vm_prot_t prot __unused)
 743 {
 744         return(NULL);
 745 }
 746
 747 /*
 748  *      Routine:        pmap_kextract
 749  *      Function:
 750  *              Extract the physical page address associated
 751  *              kernel virtual address.
 752  */
 753 vm_paddr_t
 754 pmap_kextract(vm_offset_t va)
 755 {
 756         pd_entry_t pde;
 757         vm_paddr_t pa;
 758
 759         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 760
 761         /*
 762          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
 763          */
 764 #if 0
 765         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
 766                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
 767         } else {
 768 #endif
 769                 pde = *vtopde(va);
 770                 if (pde & VPTE_PS) {
 771                         /* JGV */
 772                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
 773                 } else {
 774                         /*
 775                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
 776                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
 777                          * be used to access the PTE because it would use the
 778                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
 779                          * because the page table page is preserved by the
 780                          * promotion.
 781                          */
 782                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
 783                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
 784                 }
 785 #if 0
 786         }
 787 #endif
 788         return pa;
 789 }
 790
 791 /***************************************************
 792  * Low level mapping routines.....
 793  ***************************************************/
 794
 795 /*
 796  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
 797  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
 798  *
 799  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
 800  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.  The
 801  * new semantics for kenter require use to do an UNCONDITIONAL invalidation,
 802  * because the entry may have previously been cleared without an invalidation.
 803  */
 804 void
 805 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 806 {
 807         pt_entry_t *pte;
 808         pt_entry_t npte;
 809
 810         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 811         npte = pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 812         pte = vtopte(va);
 813
 814 #if 1
 815         *pte = 0;
 816         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 817 #else
 818         if (*pte & VPTE_V)
 819                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 820 #endif
 821         *pte = npte;
 822 }
 823
 824 /*
 825  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
 826  * cpu only.
 827  *
 828  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus without
 829  * proper invalidation.
 830  */
 831 int
 832 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 833 {
 834         pt_entry_t *ptep;
 835         pt_entry_t npte;
 836         int res;
 837
 838         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 839
 840         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 841         ptep = vtopte(va);
 842 #if 1
 843         res = 1;
 844 #else
 845         /* FUTURE */
 846         res = (*ptep != 0);
 847 #endif
 848
 849         if (*ptep & VPTE_V)
 850                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
 851         *ptep = npte;
 852
 853         return res;
 854 }
 855
 856 int
 857 pmap_kenter_noinval(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 858 {
 859         pt_entry_t *ptep;
 860         pt_entry_t npte;
 861         int res;
 862
 863         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 864
 865         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 866         ptep = vtopte(va);
 867 #if 1
 868         res = 1;
 869 #else
 870         /* FUTURE */
 871         res = (*ptep != 0);
 872 #endif
 873
 874         *ptep = npte;
 875
 876         return res;
 877 }
 878
 879 /*
 880  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
 881  */
 882 void
 883 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 884 {
 885         pt_entry_t *pte;
 886
 887         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 888
 889         pte = vtopte(va);
 890         *pte = 0;
 891         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 892 }
 893
 894 /*
 895  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
 896  * only with this cpu.
 897  *
 898  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
 899  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
 900  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
 901  */
 902 void
 903 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
 904 {
 905         pt_entry_t *pte;
 906
 907         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 908
 909         pte = vtopte(va);
 910         *pte = 0;
 911         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
 912 }
 913
 914 void
 915 pmap_kremove_noinval(vm_offset_t va)
 916 {
 917         pt_entry_t *pte;
 918
 919         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
 920
 921         pte = vtopte(va);
 922         *pte = 0;
 923 }
 924
 925 /*
 926  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 927  *      virtual address space.
 928  *
 929  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 930  *      specified memory.
 931  */
 932 vm_offset_t
 933 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 934 {
 935         return PHYS_TO_DMAP(start);
 936 }
 937
 938 /*
 939  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
 940  */
 941 void
 942 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 943 {
 944         vm_offset_t end_va;
 945
 946         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 947         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 948
 949         while (va < end_va) {
 950                 pt_entry_t *pte;
 951
 952                 pte = vtopte(va);
 953                 *pte = 0;
 954                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 955                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
 956                 va += PAGE_SIZE;
 957                 m++;
 958         }
 959 }
 960
 961 /*
 962  * Undo the effects of pmap_qenter*().
 963  */
 964 void
 965 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 966 {
 967         vm_offset_t end_va;
 968
 969         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 970         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 971
 972         while (va < end_va) {
 973                 pt_entry_t *pte;
 974
 975                 pte = vtopte(va);
 976                 atomic_swap_long(pte, 0);
 977                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
 978                 va += PAGE_SIZE;
 979         }
 980 }
 981
 982 void
 983 pmap_qremove_quick(vm_offset_t va, int count)
 984 {
 985         vm_offset_t end_va;
 986
 987         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 988         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
 989
 990         while (va < end_va) {
 991                 pt_entry_t *pte;
 992
 993                 pte = vtopte(va);
 994                 atomic_swap_long(pte, 0);
 995                 cpu_invlpg((void *)va);
 996                 va += PAGE_SIZE;
 997         }
 998 }
 999
1000 void
1001 pmap_qremove_noinval(vm_offset_t va, int count)
1002 {
1003         vm_offset_t end_va;
1004
1005         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1006         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
1007
1008         while (va < end_va) {
1009                 pt_entry_t *pte;
1010
1011                 pte = vtopte(va);
1012                 atomic_swap_long(pte, 0);
1013                 va += PAGE_SIZE;
1014         }
1015 }
1016
1017 /*
1018  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
1019  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
1020  *
1021  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
1022  * the call should be made with a critical section held so the page's object
1023  * association remains valid on return.
1024  */
1025 static vm_page_t
1026 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1027 {
1028         vm_page_t m;
1029
1030         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
1031         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
1032
1033         return(m);
1034 }
1035
1036 /*
1037  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1038  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1039  */
1040 void
1041 pmap_init_thread(thread_t td)
1042 {
1043         /* enforce pcb placement */
1044         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1045         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1046         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
1047 }
1048
1049 /*
1050  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1051  */
1052 void
1053 pmap_init_proc(struct proc *p)
1054 {
1055 }
1056
1057 /***************************************************
1058  * Page table page management routines.....
1059  ***************************************************/
1060
1061 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
1062                         vm_page_t m);
1063
1064 /*
1065  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1066  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1067  *
1068  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
1069  * on the page.
1070  */
1071 static int
1072 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1073 {
1074         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
1075         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1076                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1077
1078         if (m->hold_count == 1) {
1079                 /*
1080                  * Unmap the page table page.
1081                  */
1082                 //abort(); /* JG */
1083                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
1084
1085                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1086                         /* PDP page */
1087                         pml4_entry_t *pml4;
1088                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1089                         *pml4 = 0;
1090                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1091                         /* PD page */
1092                         pdp_entry_t *pdp;
1093                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1094                         *pdp = 0;
1095                 } else {
1096                         /* PT page */
1097                         pd_entry_t *pd;
1098                         pd = pmap_pde(pmap, va);
1099                         *pd = 0;
1100                 }
1101
1102                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1103                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1104
1105                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1106                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1107
1108                 if (m->pindex < NUPDE) {
1109                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1110                         vm_page_t pdpg;
1111
1112                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1113                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
1114                 }
1115                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1116                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1117                         vm_page_t pdppg;
1118
1119                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
1120                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
1121                 }
1122
1123                 /*
1124                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1125                  * after we decrement wire_count.
1126                  *
1127                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1128                  * multiple wire counts.
1129                  */
1130                 vm_page_unhold(m);
1131                 --m->wire_count;
1132                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
1133                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1134                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1135                 vm_page_flash(m);
1136                 vm_page_free_zero(m);
1137                 return 1;
1138         } else {
1139                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1140                 vm_page_unhold(m);
1141                 vm_page_wakeup(m);
1142                 return 0;
1143         }
1144 }
1145
1146 static __inline int
1147 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1148 {
1149         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1150         if (m->hold_count > 1) {
1151                 vm_page_unhold(m);
1152                 return 0;
1153         } else {
1154                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
1155         }
1156 }
1157
1158 /*
1159  * After removing a page table entry, this routine is used to
1160  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1161  */
1162 static int
1163 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1164 {
1165         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1166         vm_pindex_t ptepindex;
1167
1168         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1169
1170         if (mpte == NULL) {
1171                 /*
1172                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1173                  */
1174                 if (pmap == &kernel_pmap)
1175                         return(0);
1176                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1177                 if (pmap->pm_ptphint &&
1178                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1179                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1180                 } else {
1181                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1182                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1183                         vm_page_wakeup(mpte);
1184                 }
1185         }
1186
1187         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1192  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1193  *
1194  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1195  * space, never kernel address space.
1196  */
1197 void
1198 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1199 {
1200         pmap_pinit(pmap);
1201 }
1202
1203 /*
1204  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1205  * such as one in a vmspace structure.
1206  */
1207 void
1208 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1209 {
1210         vm_page_t ptdpg;
1211
1212         /*
1213          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1214          * page directory table.
1215          */
1216         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1217                 pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)
1218                         kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE,
1219                                             VM_SUBSYS_PML4);
1220         }
1221
1222         /*
1223          * Allocate an object for the ptes
1224          */
1225         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1226                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1227
1228         /*
1229          * Allocate the page directory page, unless we already have
1230          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1231          * already be set appropriately.
1232          */
1233         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1234                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj,
1235                                      NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1236                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1237                                      VM_ALLOC_ZERO);
1238                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1239                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1240                 vm_page_wire(ptdpg);
1241                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1242                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1243         }
1244         pmap->pm_count = 1;
1245         CPUMASK_ASSZERO(pmap->pm_active);
1246         pmap->pm_ptphint = NULL;
1247         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1248         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1249         spin_init(&pmap->pm_spin, "pmapinit");
1250         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1251         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1252         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1257  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1258  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1259  * of cleanup work to do here.
1260  *
1261  * No requirements.
1262  */
1263 void
1264 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1265 {
1266         vm_page_t p;
1267
1268         KKASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active));
1269         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1270                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1271                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1272                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1273                 p->wire_count--;
1274                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1275                 vm_page_free_zero(p);
1276                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1277         }
1278         if (pmap->pm_pml4) {
1279                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1280                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1281         }
1282         if (pmap->pm_pteobj) {
1283                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1284                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1285         }
1286 }
1287
1288 /*
1289  * This function is now unused (used to add the pmap to the pmap_list)
1290  */
1291 void
1292 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1293 {
1294 }
1295
1296 /*
1297  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1298  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1299  *
1300  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1301  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1302  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1303  */
1304 static int
1305 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1306 {
1307         /*
1308          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1309          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1310          * might as well be placed directly into the zero queue.
1311          */
1312         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1313                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1314                 return 0;
1315         }
1316
1317         /*
1318          * Remove the page table page from the processes address space.
1319          */
1320         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1321                 /*
1322                  * We are the pml4 table itself.
1323                  */
1324                 /* XXX anything to do here? */
1325         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1326                 /*
1327                  * We are a PDP page.
1328                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1329                  */
1330                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1331                 KKASSERT(m4 != NULL);
1332                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1333                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1334                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1335                 pml4[idx] = 0;
1336                 m4->hold_count--;
1337                 /* JG What about wire_count? */
1338         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1339                 /*
1340                  * We are a PD page.
1341                  * We look for the PDP entry that points to us.
1342                  */
1343                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1344                 KKASSERT(m3 != NULL);
1345                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1346                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1347                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1348                 pdp[idx] = 0;
1349                 m3->hold_count--;
1350                 /* JG What about wire_count? */
1351         } else {
1352                 /* We are a PT page.
1353                  * We look for the PD entry that points to us.
1354                  */
1355                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1356                 KKASSERT(m2 != NULL);
1357                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1358                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1359                 pd[idx] = 0;
1360                 m2->hold_count--;
1361                 /* JG What about wire_count? */
1362         }
1363         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1364         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1365
1366         if (p->hold_count)  {
1367                 panic("pmap_release: freeing held pt page "
1368                       "pmap=%p pg=%p dmap=%p pi=%ld {%ld,%ld,%ld}",
1369                       pmap, p, (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(p)),
1370                       p->pindex, NUPDE, NUPDPE, PML4PML4I);
1371         }
1372         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1373                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1374
1375         /*
1376          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1377          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1378          * However, still clean it up.
1379          */
1380         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1381                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1382                 vm_page_wakeup(p);
1383         } else {
1384                 abort();
1385                 p->wire_count--;
1386                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1387                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1388                 vm_page_free(p);
1389         }
1390         return 1;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * this routine is called if the page table page is not
1395  * mapped correctly.
1396  */
1397 static vm_page_t
1398 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1399 {
1400         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1401
1402         /*
1403          * Find or fabricate a new pagetable page.  Handle allocation
1404          * races by checking m->valid.
1405          */
1406         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1407                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1408
1409         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1410                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1411
1412         /*
1413          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1414          * the caller.
1415          */
1416         m->hold_count++;
1417         vm_page_wire(m);
1418
1419         /*
1420          * Map the pagetable page into the process address space, if
1421          * it isn't already there.
1422          */
1423         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
1424
1425         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1426                 pml4_entry_t *pml4;
1427                 vm_pindex_t pml4index;
1428
1429                 /* Wire up a new PDP page */
1430                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1431                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1432                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) |
1433                     VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1434                     VPTE_A | VPTE_M;
1435         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1436                 vm_pindex_t pml4index;
1437                 vm_pindex_t pdpindex;
1438                 pml4_entry_t *pml4;
1439                 pdp_entry_t *pdp;
1440
1441                 /* Wire up a new PD page */
1442                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1443                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1444
1445                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1446                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1447                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1448                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1449                              == NULL) {
1450                                 --m->wire_count;
1451                                 vm_page_free(m);
1452                                 return (NULL);
1453                         }
1454                 } else {
1455                         /* Add reference to the PDP page */
1456                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1457                         pdppg->hold_count++;
1458                 }
1459                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1460
1461                 /* Now find the pdp page */
1462                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1463                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1464                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1465                        VPTE_A | VPTE_M;
1466         } else {
1467                 vm_pindex_t pml4index;
1468                 vm_pindex_t pdpindex;
1469                 pml4_entry_t *pml4;
1470                 pdp_entry_t *pdp;
1471                 pd_entry_t *pd;
1472
1473                 /* Wire up a new PT page */
1474                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1475                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1476
1477                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1478                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1479                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1480                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1481                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1482                          * the missing PDP page and will also allocate
1483                          * the PD page we need.
1484                          */
1485                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1486                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1487                              == NULL) {
1488                                 --m->wire_count;
1489                                 vm_page_free(m);
1490                                 return (NULL);
1491                         }
1492                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1493                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1494                 } else {
1495                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1496                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1497                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1498                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1499                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1500                                      == NULL) {
1501                                         --m->wire_count;
1502                                         vm_page_free(m);
1503                                         return (NULL);
1504                                 }
1505                         } else {
1506                                 /* Add reference to the PD page */
1507                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1508                                 pdpg->hold_count++;
1509                         }
1510                 }
1511                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1512
1513                 /* Now we know where the page directory page is */
1514                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1515                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1516                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U |
1517                       VPTE_A | VPTE_M;
1518         }
1519
1520         /*
1521          * Set the page table hint
1522          */
1523         pmap->pm_ptphint = m;
1524         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1525         vm_page_wakeup(m);
1526
1527         return m;
1528 }
1529
1530 /*
1531  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1532  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1533  *
1534  * Only used with user pmaps.
1535  */
1536 static vm_page_t
1537 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1538 {
1539         vm_pindex_t ptepindex;
1540         pd_entry_t *pd;
1541         vm_page_t m;
1542
1543         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1544
1545         /*
1546          * Calculate pagetable page index
1547          */
1548         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1549
1550         /*
1551          * Get the page directory entry
1552          */
1553         pd = pmap_pde(pmap, va);
1554
1555         /*
1556          * This supports switching from a 2MB page to a
1557          * normal 4K page.
1558          */
1559         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1560                 panic("no promotion/demotion yet");
1561                 *pd = 0;
1562                 pd = NULL;
1563                 /*cpu_invltlb();*/
1564                 /*smp_invltlb();*/
1565         }
1566
1567         /*
1568          * If the page table page is mapped, we just increment the
1569          * hold count, and activate it.
1570          */
1571         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1572                 /* YYY hint is used here on i386 */
1573                 m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1574                 pmap->pm_ptphint = m;
1575                 vm_page_hold(m);
1576                 vm_page_wakeup(m);
1577                 return m;
1578         }
1579         /*
1580          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1581          */
1582         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1583 }
1584
1585
1586 /***************************************************
1587  * Pmap allocation/deallocation routines.
1588  ***************************************************/
1589
1590 /*
1591  * Release any resources held by the given physical map.
1592  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1593  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1594  *
1595  * Caller must hold pmap->pm_token
1596  */
1597 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1598
1599 void
1600 pmap_release(struct pmap *pmap)
1601 {
1602         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1603         struct rb_vm_page_scan_info info;
1604
1605         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1606
1607 #if defined(DIAGNOSTIC)
1608         if (object->ref_count != 1)
1609                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1610 #endif
1611
1612         info.pmap = pmap;
1613         info.object = object;
1614
1615         KASSERT(CPUMASK_TESTZERO(pmap->pm_active),
1616                 ("pmap %p still active! %016jx",
1617                 pmap,
1618                 (uintmax_t)CPUMASK_LOWMASK(pmap->pm_active)));
1619
1620         vm_object_hold(object);
1621         do {
1622                 info.error = 0;
1623                 info.mpte = NULL;
1624                 info.limit = object->generation;
1625
1626                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1627                                         pmap_release_callback, &info);
1628                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1629                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1630                                 info.error = 1;
1631                 }
1632         } while (info.error);
1633         vm_object_drop(object);
1634 }
1635
1636 static int
1637 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1638 {
1639         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1640
1641         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1642                 info->mpte = p;
1643                 return(0);
1644         }
1645         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1646                 info->error = 1;
1647                 return(-1);
1648         }
1649         if (info->object->generation != info->limit) {
1650                 info->error = 1;
1651                 return(-1);
1652         }
1653         return(0);
1654 }
1655
1656 /*
1657  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1658  *
1659  * No requirements.
1660  */
1661 void
1662 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1663 {
1664         vm_offset_t addr;
1665         vm_paddr_t paddr;
1666         vm_offset_t ptppaddr;
1667         vm_page_t nkpg;
1668         pd_entry_t *pde, newpdir;
1669         pdp_entry_t newpdp;
1670
1671         addr = kend;
1672
1673         vm_object_hold(&kptobj);
1674         if (kernel_vm_end == 0) {
1675                 kernel_vm_end = KvaStart;
1676                 nkpt = 0;
1677                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1678                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1679                         nkpt++;
1680                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1681                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1682                                 break;
1683                         }
1684                 }
1685         }
1686         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1687         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1688                 addr = kernel_map.max_offset;
1689         while (kernel_vm_end < addr) {
1690                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1691                 if (pde == NULL) {
1692                         /* We need a new PDP entry */
1693                         nkpg = vm_page_alloc(&kptobj, nkpt,
1694                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1695                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1696                         if (nkpg == NULL) {
1697                                 panic("pmap_growkernel: no memory to "
1698                                       "grow kernel");
1699                         }
1700                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1701                         pmap_zero_page(paddr);
1702                         newpdp = (pdp_entry_t)(paddr |
1703                             VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1704                             VPTE_A | VPTE_M);
1705                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1706                         nkpt++;
1707                         continue; /* try again */
1708                 }
1709                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1710                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1711                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1712                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1713                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1714                                 break;
1715                         }
1716                         continue;
1717                 }
1718
1719                 /*
1720                  * This index is bogus, but out of the way
1721                  */
1722                 nkpg = vm_page_alloc(&kptobj, nkpt,
1723                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1724                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1725                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1726                 if (nkpg == NULL)
1727                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1728
1729                 vm_page_wire(nkpg);
1730                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1731                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1732                 newpdir = (pd_entry_t)(ptppaddr |
1733                     VPTE_V | VPTE_RW | VPTE_U |
1734                     VPTE_A | VPTE_M);
1735                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1736                 nkpt++;
1737
1738                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1739                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1740                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1741                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1742                         break;
1743                 }
1744         }
1745         vm_object_drop(&kptobj);
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Add a reference to the specified pmap.
1750  *
1751  * No requirements.
1752  */
1753 void
1754 pmap_reference(pmap_t pmap)
1755 {
1756         if (pmap)
1757                 atomic_add_int(&pmap->pm_count, 1);
1758 }
1759
1760 /************************************************************************
1761  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1762  ************************************************************************
1763  *
1764  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1765  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1766  * calls to the real kernel.
1767  */
1768 void
1769 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1770 {
1771         int r;
1772         void *rp;
1773         vpte_t vpte;
1774
1775         /*
1776          * If VMM enable, don't do nothing, we
1777          * are able to use real page tables
1778          */
1779         if (vmm_enabled)
1780                 return;
1781
1782 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1783
1784         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1785                 panic("vmspace_create() failed");
1786
1787         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1788                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1789                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1790                           MemImageFd, 0);
1791         if (rp == MAP_FAILED)
1792                 panic("vmspace_mmap: failed");
1793         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1794                          MADV_NOSYNC, 0);
1795         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_RW | VPTE_V | VPTE_U;
1796         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1797                              MADV_SETMAP, vpte);
1798         if (r < 0)
1799                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1800 }
1801
1802 void
1803 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1804 {
1805         /*
1806          * If VMM enable, don't do nothing, we
1807          * are able to use real page tables
1808          */
1809         if (vmm_enabled)
1810                 return;
1811
1812         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1813                 panic("vmspace_destroy() failed");
1814 }
1815
1816 /***************************************************
1817 * page management routines.
1818  ***************************************************/
1819
1820 /*
1821  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1822  * called from an interrupt.
1823  */
1824 static __inline void
1825 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1826 {
1827         pv_entry_count--;
1828         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1829         zfree(pvzone, pv);
1830 }
1831
1832 /*
1833  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1834  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1835  */
1836 static pv_entry_t
1837 get_pv_entry(void)
1838 {
1839         pv_entry_count++;
1840         if (pv_entry_high_water &&
1841                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1842                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1843                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1844                 wakeup(&vm_pages_needed);
1845         }
1846         return zalloc(pvzone);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * This routine is very drastic, but can save the system
1851  * in a pinch.
1852  *
1853  * No requirements.
1854  */
1855 void
1856 pmap_collect(void)
1857 {
1858         int i;
1859         vm_page_t m;
1860         static int warningdone=0;
1861
1862         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1863                 return;
1864         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1865
1866         if (warningdone < 5) {
1867                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
1868                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1869                 warningdone++;
1870         }
1871
1872         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1873                 m = &vm_page_array[i];
1874                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1875                         continue;
1876                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1877                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1878                                 pmap_remove_all(m);
1879                         }
1880                         vm_page_wakeup(m);
1881                 }
1882         }
1883 }
1884
1885
1886 /*
1887  * If it is the first entry on the list, it is actually
1888  * in the header and we must copy the following entry up
1889  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1890  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1891  *
1892  * pmap->pm_pteobj must be held and (m) must be spin-locked by the caller.
1893  */
1894 static int
1895 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1896 {
1897         pv_entry_t pv;
1898         int rtval;
1899
1900         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1901                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1902                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1903                                 break;
1904                 }
1905         } else {
1906                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1907                         if (va == pv->pv_va)
1908                                 break;
1909                 }
1910         }
1911
1912         /*
1913          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1914          * managed, even if the page being removed IS managed.
1915          */
1916         rtval = 0;
1917         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1918         if (pv) {
1919                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1920                 m->md.pv_list_count--;
1921                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1922                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1923                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1924                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1925                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1926                 atomic_add_int(&pmap->pm_generation, 1);
1927                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1928                 free_pv_entry(pv);
1929         }
1930         return rtval;
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1935  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1936  *
1937  * pmap->pm_pteobj must be held and (m) must be spin-locked by the caller.
1938  */
1939 static void
1940 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1941 {
1942         pv_entry_t pv;
1943
1944         pv = get_pv_entry();
1945         pv->pv_va = va;
1946         pv->pv_pmap = pmap;
1947         pv->pv_ptem = mpte;
1948
1949         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1950         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1951         m->md.pv_list_count++;
1952         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1957  *
1958  * Caller holds pmap->pm_pteobj
1959  */
1960 static int
1961 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1962 {
1963         pt_entry_t oldpte;
1964         vm_page_t m;
1965         int error;
1966
1967         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1968         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1969                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
1970         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1971
1972 #if 0
1973         /*
1974          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1975          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1976          * the SMP case.
1977          */
1978         if (oldpte & PG_G)
1979                 cpu_invlpg((void *)va);
1980 #endif
1981         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1982         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
1983         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1984                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1985                 vm_page_spin_lock(m);
1986                 if (oldpte & VPTE_M) {
1987 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1988                         if (pmap_nw_modified(oldpte)) {
1989                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1990                                         "writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1991                                         va, oldpte);
1992                         }
1993 #endif
1994                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1995                                 vm_page_dirty(m);
1996                 }
1997                 if (oldpte & VPTE_A)
1998                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1999                 error = pmap_remove_entry(pmap, m, va);
2000                 vm_page_spin_unlock(m);
2001         } else {
2002                 error = pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
2003         }
2004         return error;
2005 }
2006
2007 /*
2008  * pmap_remove_page:
2009  *
2010  * Remove a single page from a process address space.
2011  *
2012  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2013  * not kernel_pmap.
2014  *
2015  * Caller holds pmap->pm_pteobj
2016  */
2017 static void
2018 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
2019 {
2020         pt_entry_t *pte;
2021
2022         pte = pmap_pte(pmap, va);
2023         if (pte == NULL)
2024                 return;
2025         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
2026                 return;
2027         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2028 }
2029
2030 /*
2031  * Remove the given range of addresses from the specified map.
2032  *
2033  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
2034  * the page size.
2035  *
2036  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2037  * not kernel_pmap.
2038  *
2039  * No requirements.
2040  */
2041 void
2042 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2043 {
2044         vm_offset_t va_next;
2045         pml4_entry_t *pml4e;
2046         pdp_entry_t *pdpe;
2047         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2048         pt_entry_t *pte;
2049
2050         if (pmap == NULL)
2051                 return;
2052
2053         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2054         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
2055         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2056                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2057                 return;
2058         }
2059
2060         /*
2061          * special handling of removing one page.  a very
2062          * common operation and easy to short circuit some
2063          * code.
2064          */
2065         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2066                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2067                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
2068                         pmap_remove_page(pmap, sva);
2069                         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2070                         return;
2071                 }
2072         }
2073
2074         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2075                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2076                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2077                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2078                         if (va_next < sva)
2079                                 va_next = eva;
2080                         continue;
2081                 }
2082
2083                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2084                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2085                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2086                         if (va_next < sva)
2087                                 va_next = eva;
2088                         continue;
2089                 }
2090
2091                 /*
2092                  * Calculate index for next page table.
2093                  */
2094                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2095                 if (va_next < sva)
2096                         va_next = eva;
2097
2098                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2099                 ptpaddr = *pde;
2100
2101                 /*
2102                  * Weed out invalid mappings.
2103                  */
2104                 if (ptpaddr == 0)
2105                         continue;
2106
2107                 /*
2108                  * Check for large page.
2109                  */
2110                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2111                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2112                         KKASSERT(*pde != 0);
2113                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
2114                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count,
2115                                        -NBPDR / PAGE_SIZE);
2116                         continue;
2117                 }
2118
2119                 /*
2120                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2121                  * by the current page table page, or to the end of the
2122                  * range being removed.
2123                  */
2124                 if (va_next > eva)
2125                         va_next = eva;
2126
2127                 /*
2128                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2129                  */
2130                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2131                     sva += PAGE_SIZE) {
2132                         if (*pte == 0)
2133                                 continue;
2134                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
2135                                 break;
2136                 }
2137         }
2138         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2139 }
2140
2141 /*
2142  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2143  * Reflects back modify bits to the pager.
2144  *
2145  * This routine may not be called from an interrupt.
2146  *
2147  * No requirements.
2148  */
2149 static void
2150 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2151 {
2152         pt_entry_t *pte, tpte;
2153         pv_entry_t pv;
2154         vm_object_t pmobj;
2155         pmap_t pmap;
2156
2157 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2158         /*
2159          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2160          * pages!
2161          */
2162         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2163                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2164         }
2165 #endif
2166
2167 restart:
2168         vm_page_spin_lock(m);
2169         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2170                 pmap = pv->pv_pmap;
2171                 pmobj = pmap->pm_pteobj;
2172
2173                 /*
2174                  * Handle reversed lock ordering
2175                  */
2176                 if (vm_object_hold_try(pmobj) == 0) {
2177                         refcount_acquire(&pmobj->hold_count);
2178                         vm_page_spin_unlock(m);
2179                         vm_object_lock(pmobj);
2180                         vm_page_spin_lock(m);
2181                         if (pv != TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) ||
2182                             pmap != pv->pv_pmap ||
2183                             pmobj != pmap->pm_pteobj) {
2184                                 vm_page_spin_unlock(m);
2185                                 vm_object_drop(pmobj);
2186                                 goto restart;
2187                         }
2188                 }
2189
2190                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2191                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
2192
2193                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2194                 KKASSERT(pte != NULL);
2195
2196                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2197                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2198                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2199                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2200
2201                 if (tpte & VPTE_A)
2202                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2203
2204                 /*
2205                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2206                  */
2207                 if (tpte & VPTE_M) {
2208 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2209                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2210                                 kprintf(
2211         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2212                                     pv->pv_va, tpte);
2213                         }
2214 #endif
2215                         if (pmap_track_modified(pmap, pv->pv_va))
2216                                 vm_page_dirty(m);
2217                 }
2218                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2219                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2220                 atomic_add_int(&pmap->pm_generation, 1);
2221                 m->md.pv_list_count--;
2222                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2223                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2224                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2225                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2226                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2227                 vm_object_drop(pmobj);
2228                 free_pv_entry(pv);
2229         }
2230         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2231         vm_page_spin_unlock(m);
2232 }
2233
2234 /*
2235  * Removes the page from a particular pmap
2236  */
2237 void
2238 pmap_remove_specific(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2239 {
2240         pt_entry_t *pte, tpte;
2241         pv_entry_t pv;
2242
2243         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2244 again:
2245         vm_page_spin_lock(m);
2246         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2247                 if (pv->pv_pmap != pmap)
2248                         continue;
2249
2250                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2251                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
2252
2253                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2254                 KKASSERT(pte != NULL);
2255
2256                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2257                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2258                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2259                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2260
2261                 if (tpte & VPTE_A)
2262                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2263
2264                 /*
2265                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2266                  */
2267                 if (tpte & VPTE_M) {
2268                         if (pmap_track_modified(pmap, pv->pv_va))
2269                                 vm_page_dirty(m);
2270                 }
2271                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2272                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2273                 atomic_add_int(&pmap->pm_generation, 1);
2274                 m->md.pv_list_count--;
2275                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2276                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2277                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2278                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2279                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2280                 vm_page_spin_unlock(m);
2281                 free_pv_entry(pv);
2282                 goto again;
2283         }
2284         vm_page_spin_unlock(m);
2285         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2286 }
2287
2288 /*
2289  * Set the physical protection on the specified range of this map
2290  * as requested.
2291  *
2292  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2293  * not the kernel_pmap.
2294  *
2295  * No requirements.
2296  */
2297 void
2298 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2299 {
2300         vm_offset_t va_next;
2301         pml4_entry_t *pml4e;
2302         pdp_entry_t *pdpe;
2303         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2304         pt_entry_t *pte;
2305
2306         /* JG review for NX */
2307
2308         if (pmap == NULL)
2309                 return;
2310
2311         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2312                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2313                 return;
2314         }
2315
2316         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2317                 return;
2318
2319         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2320
2321         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2322                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2323                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2324                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2325                         if (va_next < sva)
2326                                 va_next = eva;
2327                         continue;
2328                 }
2329
2330                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2331                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2332                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2333                         if (va_next < sva)
2334                                 va_next = eva;
2335                         continue;
2336                 }
2337
2338                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2339                 if (va_next < sva)
2340                         va_next = eva;
2341
2342                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2343                 ptpaddr = *pde;
2344
2345                 /*
2346                  * Check for large page.
2347                  */
2348                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2349                         /* JG correct? */
2350                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2351                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count,
2352                                         -NBPDR / PAGE_SIZE);
2353                         continue;
2354                 }
2355
2356                 /*
2357                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2358                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2359                  */
2360                 if (ptpaddr == 0)
2361                         continue;
2362
2363                 if (va_next > eva)
2364                         va_next = eva;
2365
2366                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2367                     sva += PAGE_SIZE) {
2368                         pt_entry_t pbits;
2369                         vm_page_t m;
2370
2371                         /*
2372                          * Clean managed pages and also check the accessed
2373                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2374                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2375                          * access will force a fault rather then setting
2376                          * the modified bit at an unexpected time.
2377                          */
2378                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2379                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2380                                 m = NULL;
2381                                 if (pbits & VPTE_A) {
2382                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2383                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2384                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2385                                 }
2386                                 if (pbits & VPTE_M) {
2387                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2388                                                 if (m == NULL)
2389                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2390                                                 vm_page_dirty(m);
2391                                         }
2392                                 }
2393                         } else {
2394                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2395                         }
2396                 }
2397         }
2398         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2399 }
2400
2401 /*
2402  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2403  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2404  *
2405  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2406  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2407  *
2408  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2409  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2410  *
2411  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2412  * kernel_pmap.
2413  *
2414  * No requirements.
2415  */
2416 void
2417 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2418            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
2419 {
2420         vm_paddr_t pa;
2421         pd_entry_t *pde;
2422         pt_entry_t *pte;
2423         vm_paddr_t opa;
2424         pt_entry_t origpte, newpte;
2425         vm_page_t mpte;
2426
2427         if (pmap == NULL)
2428                 return;
2429
2430         va = trunc_page(va);
2431
2432         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2433
2434         /*
2435          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2436          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2437          */
2438         if (pmap == &kernel_pmap)
2439                 mpte = NULL;
2440         else
2441                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2442
2443         pde = pmap_pde(pmap, va);
2444         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2445                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2446                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2447                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2448         } else {
2449                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2450         }
2451
2452         KKASSERT(pte != NULL);
2453         /*
2454          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2455          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2456          * if an attempt is made to write to the page.
2457          */
2458         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2459         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2460         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2461
2462         if (origpte & VPTE_PS)
2463                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2464
2465         /*
2466          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2467          */
2468         if (origpte && (opa == pa)) {
2469                 /*
2470                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2471                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2472                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2473                  * the PT page will be also.
2474                  */
2475                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2476                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
2477                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2478                         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2479
2480                 /*
2481                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2482                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2483                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2484                  * bits below.
2485                  */
2486                 if (mpte)
2487                         mpte->hold_count--;
2488
2489                 /*
2490                  * We might be turning off write access to the page,
2491                  * so we go ahead and sense modify status.
2492                  */
2493                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2494                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2495                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2496                                 vm_page_t om;
2497                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2498                                 vm_page_dirty(om);
2499                         }
2500                         pa |= VPTE_MANAGED;
2501                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2502                 }
2503                 goto validate;
2504         }
2505         /*
2506          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2507          * handle validating new mapping.
2508          */
2509         if (opa) {
2510                 int err;
2511                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2512                 if (err)
2513                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2514         }
2515
2516         /*
2517          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2518          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2519          * called at interrupt time.
2520          */
2521         vm_page_spin_lock(m);
2522         if (pmap_initialized &&
2523             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2524                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2525                 pa |= VPTE_MANAGED;
2526                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2527         }
2528         vm_page_spin_unlock(m);
2529
2530         /*
2531          * Increment counters
2532          */
2533         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2534         if (wired)
2535                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
2536
2537 validate:
2538         /*
2539          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2540          */
2541         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V | VPTE_U);
2542
2543         if (wired)
2544                 newpte |= VPTE_WIRED;
2545 //      if (pmap != &kernel_pmap)
2546                 newpte |= VPTE_U;
2547
2548         /*
2549          * If the mapping or permission bits are different from the
2550          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2551          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2552          * to do now is update the bits.
2553          *
2554          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2555          * fault?
2556          */
2557         if ((origpte & ~(VPTE_RW|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2558                 *pte = newpte | VPTE_A;
2559                 if (newpte & VPTE_RW)
2560                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2561         }
2562         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2563         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2564 }
2565
2566 /*
2567  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2568  *
2569  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2570  *
2571  * No requirements.
2572  */
2573 void
2574 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2575 {
2576         pt_entry_t *pte;
2577         vm_paddr_t pa;
2578         vm_page_t mpte;
2579         vm_pindex_t ptepindex;
2580         pd_entry_t *ptepa;
2581
2582         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2583
2584         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2585
2586         /*
2587          * Calculate pagetable page index
2588          */
2589         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2590
2591         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2592
2593         do {
2594                 /*
2595                  * Get the page directory entry
2596                  */
2597                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2598
2599                 /*
2600                  * If the page table page is mapped, we just increment
2601                  * the hold count, and activate it.
2602                  */
2603                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2604                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2605                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2606                         if (pmap->pm_ptphint &&
2607                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2608                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2609                         } else {
2610                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2611                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2612                                 vm_page_wakeup(mpte);
2613                         }
2614                         if (mpte)
2615                                 mpte->hold_count++;
2616                 } else {
2617                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2618                 }
2619         } while (mpte == NULL);
2620
2621         /*
2622          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2623          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2624          * just return.
2625          */
2626         pte = pmap_pte(pmap, va);
2627         if (*pte & VPTE_V) {
2628                 KKASSERT(mpte != NULL);
2629                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2630                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2631                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2632                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2633                 return;
2634         }
2635
2636         /*
2637          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2638          */
2639         vm_page_spin_lock(m);
2640         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2641                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2642                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2643         }
2644         vm_page_spin_unlock(m);
2645
2646         /*
2647          * Increment counters
2648          */
2649         atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, 1);
2650
2651         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2652
2653         /*
2654          * Now validate mapping with RO protection
2655          */
2656         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2657                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2658         else
2659                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2660         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2661         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2662         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2663 }
2664
2665 /*
2666  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2667  * to be used for panic dumps.
2668  *
2669  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2670  */
2671 void *
2672 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2673 {
2674         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2675         return ((void *)crashdumpmap);
2676 }
2677
2678 #define MAX_INIT_PT (96)
2679
2680 /*
2681  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2682  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2683  * immediately after an mmap.
2684  *
2685  * No requirements.
2686  */
2687 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2688
2689 void
2690 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2691                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2692                     vm_size_t size, int limit)
2693 {
2694         struct rb_vm_page_scan_info info;
2695         struct lwp *lp;
2696         vm_size_t psize;
2697
2698         /*
2699          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2700          * or object.
2701          */
2702         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2703                 return;
2704
2705         /*
2706          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2707          */
2708         lp = curthread->td_lwp;
2709         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2710                 return;
2711
2712         psize = x86_64_btop(size);
2713
2714         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2715                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2716                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2717                 return;
2718         }
2719
2720         if (psize + pindex > object->size) {
2721                 if (object->size < pindex)
2722                         return;
2723                 psize = object->size - pindex;
2724         }
2725
2726         if (psize == 0)
2727                 return;
2728
2729         /*
2730          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2731          * any valid pages found into the pmap.
2732          *
2733          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2734          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2735          */
2736         info.start_pindex = pindex;
2737         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2738         info.limit = limit;
2739         info.mpte = NULL;
2740         info.addr = addr;
2741         info.pmap = pmap;
2742
2743         vm_object_hold_shared(object);
2744         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2745                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2746         vm_object_drop(object);
2747 }
2748
2749 static
2750 int
2751 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2752 {
2753         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2754         vm_pindex_t rel_index;
2755         /*
2756          * don't allow an madvise to blow away our really
2757          * free pages allocating pv entries.
2758          */
2759         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2760                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2761                     return(-1);
2762         }
2763
2764         /*
2765          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2766          * busy (while holding the object token).
2767          */
2768         if (p->flags & PG_MARKER)
2769                 return 0;
2770         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2771                 return 0;
2772         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2773             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2774                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2775                         vm_page_deactivate(p);
2776                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2777                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2778                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2779         }
2780         vm_page_wakeup(p);
2781         return(0);
2782 }
2783
2784 /*
2785  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2786  * pre-fault the specified address.
2787  *
2788  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2789  * pte is already loaded into the slot.
2790  *
2791  * No requirements.
2792  */
2793 int
2794 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2795 {
2796         pt_entry_t *pte;
2797         pd_entry_t *pde;
2798         int ret;
2799
2800         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2801         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2802         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2803                 ret = 0;
2804         } else {
2805                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2806                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2807         }
2808         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2809
2810         return (ret);
2811 }
2812
2813 /*
2814  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2815  *
2816  * The mapping must already exist in the pmap.
2817  * No other requirements.
2818  */
2819 void
2820 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
2821                    vm_map_entry_t entry __unused)
2822 {
2823         pt_entry_t *pte;
2824
2825         if (pmap == NULL)
2826                 return;
2827
2828         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2829         pte = pmap_pte(pmap, va);
2830
2831         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2832                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, 1);
2833         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2834                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.wired_count, -1);
2835
2836         /*
2837          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2838          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2839          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2840          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2841          * wiring changes.
2842          */
2843         if (wired)
2844                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2845         else
2846                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2847         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2848 }
2849
2850 /*
2851  *      Copy the range specified by src_addr/len
2852  *      from the source map to the range dst_addr/len
2853  *      in the destination map.
2854  *
2855  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2856  */
2857 void
2858 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2859         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2860 {
2861         /*
2862          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2863          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2864          * be the case.
2865          *
2866          * FIXME!
2867          */
2868         return;
2869 }
2870
2871 /*
2872  * pmap_zero_page:
2873  *
2874  *      Zero the specified physical page.
2875  *
2876  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2877  *      required.
2878  */
2879 void
2880 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2881 {
2882         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2883
2884         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2885 }
2886
2887 /*
2888  * pmap_zero_page:
2889  *
2890  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2891  *      its contents with bzero.
2892  *
2893  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2894  */
2895 void
2896 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2897 {
2898         crit_enter();
2899         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2900         bzero((char *)virt + off, size);
2901         crit_exit();
2902 }
2903
2904 /*
2905  * pmap_copy_page:
2906  *
2907  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2908  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2909  *      is required.
2910  */
2911 void
2912 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2913 {
2914         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2915
2916         crit_enter();
2917         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2918         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2919         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2920         crit_exit();
2921 }
2922
2923 /*
2924  * pmap_copy_page_frag:
2925  *
2926  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2927  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2928  *      is required.
2929  */
2930 void
2931 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2932 {
2933         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2934
2935         crit_enter();
2936         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2937         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2938         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2939               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2940               bytes);
2941         crit_exit();
2942 }
2943
2944 /*
2945  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2946  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2947  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2948  * subset of pmaps for proper page aging.
2949  *
2950  * No other requirements.
2951  */
2952 boolean_t
2953 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2954 {
2955         pv_entry_t pv;
2956         int loops = 0;
2957
2958         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2959                 return FALSE;
2960
2961         vm_page_spin_lock(m);
2962         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2963                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2964                         vm_page_spin_unlock(m);
2965                         return TRUE;
2966                 }
2967                 loops++;
2968                 if (loops >= 16)
2969                         break;
2970         }
2971         vm_page_spin_unlock(m);
2972
2973         return (FALSE);
2974 }
2975
2976 /*
2977  * Remove all pages from specified address space this aids process
2978  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2979  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2980  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2981  * of running down an entire address space.
2982  *
2983  * No other requirements.
2984  */
2985 void
2986 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2987 {
2988         pt_entry_t *pte, tpte;
2989         pv_entry_t pv, npv;
2990         vm_page_t m;
2991         int save_generation;
2992
2993         if (pmap->pm_pteobj)
2994                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2995
2996         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2997                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2998                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2999                         continue;
3000                 }
3001
3002                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3003
3004                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
3005
3006                 /*
3007                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3008                  * at this time
3009                  */
3010                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
3011                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3012                         continue;
3013                 }
3014                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
3015
3016                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
3017                 vm_page_spin_lock(m);
3018
3019                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3020                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
3021
3022                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3023                 atomic_add_long(&pmap->pm_stats.resident_count, -1);
3024
3025                 /*
3026                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3027                  */
3028                 if (tpte & VPTE_M) {
3029                         vm_page_dirty(m);
3030                 }
3031
3032                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3033                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3034                 atomic_add_int(&pmap->pm_generation, 1);
3035                 save_generation = pmap->pm_generation;
3036
3037                 m->md.pv_list_count--;
3038                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
3039                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3040                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3041                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3042                 vm_page_spin_unlock(m);
3043
3044                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
3045                 free_pv_entry(pv);
3046
3047                 /*
3048                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3049                  * calls and other removals were made.
3050                  */
3051                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3052                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3053                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3054                 }
3055         }
3056         if (pmap->pm_pteobj)
3057                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
3058 }
3059
3060 /*
3061  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
3062  */
3063 static boolean_t
3064 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3065 {
3066         pv_entry_t pv;
3067         pt_entry_t *pte;
3068
3069         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3070                 return FALSE;
3071
3072         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3073                 return FALSE;
3074
3075         vm_page_spin_lock(m);
3076         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3077                 /*
3078                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3079                  * mark clean_map and ptes as never
3080                  * modified.
3081                  */
3082                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
3083                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3084                                 continue;
3085                 }
3086
3087 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3088                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3089                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3090                         continue;
3091                 }
3092 #endif
3093                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3094                 if (*pte & bit) {
3095                         vm_page_spin_unlock(m);
3096                         return TRUE;
3097                 }
3098         }
3099         vm_page_spin_unlock(m);
3100         return (FALSE);
3101 }
3102
3103 /*
3104  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
3105  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
3106  *
3107  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
3108  */
3109 static __inline void
3110 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3111 {
3112         pv_entry_t pv;
3113         pt_entry_t *pte;
3114         pt_entry_t pbits;
3115
3116         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3117                 return;
3118
3119         /*
3120          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3121          * setting RO do we need to clear the VAC?
3122          */
3123         vm_page_spin_lock(m);
3124         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3125                 /*
3126                  * don't write protect pager mappings
3127                  */
3128                 if (bit == VPTE_RW) {
3129                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3130                                 continue;
3131                 }
3132
3133 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3134                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3135                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3136                         continue;
3137                 }
3138 #endif
3139
3140                 /*
3141                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3142                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
3143                  * with the target cpus when we mess with VPTE_RW.
3144                  *
3145                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
3146                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
3147                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
3148                  * will never set our Modify bit again.
3149                  */
3150                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3151                 if (*pte & bit) {
3152                         if (bit == VPTE_RW) {
3153                                 /*
3154                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
3155                                  * VPTE_RW
3156                                  */
3157                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
3158                                                        pv->pv_va);
3159                                 if (pbits & VPTE_M)
3160                                         vm_page_dirty(m);
3161                         } else if (bit == VPTE_M) {
3162                                 /*
3163                                  * We do not have to make the page read-only
3164                                  * when clearing the Modify bit.  The real
3165                                  * kernel will make the real PTE read-only
3166                                  * or otherwise detect the write and set
3167                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
3168                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
3169                                  * above).  This allows the real kernel to
3170                                  * handle the write fault without forwarding
3171                                  * the fault to us.
3172                                  */
3173                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
3174                         } else if ((bit & (VPTE_RW|VPTE_M)) == (VPTE_RW|VPTE_M)) {
3175                                 /*
3176                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
3177                                  * the caller doesn't want us to update
3178                                  * the dirty status of the VM page.
3179                                  */
3180                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3181                         } else {
3182                                 /*
3183                                  * We've been asked to clear bits that do
3184                                  * not interact with hardware.
3185                                  */
3186                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3187                         }
3188                 }
3189         }
3190         vm_page_spin_unlock(m);
3191 }
3192
3193 /*
3194  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3195  *
3196  * No other requirements.
3197  */
3198 void
3199 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3200 {
3201         /* JG NX support? */
3202         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3203                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3204                         pmap_clearbit(m, VPTE_RW);
3205                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3206                 } else {
3207                         pmap_remove_all(m);
3208                 }
3209         }
3210 }
3211
3212 vm_paddr_t
3213 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3214 {
3215         return (x86_64_ptob(ppn));
3216 }
3217
3218 /*
3219  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3220  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3221  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3222  * reference bits set.
3223  *
3224  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3225  * should be tested and standardized at some point in the future for
3226  * optimal aging of shared pages.
3227  *
3228  * No other requirements.
3229  */
3230 int
3231 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3232 {
3233         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3234         pt_entry_t *pte;
3235         int rtval = 0;
3236
3237         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3238                 return (rtval);
3239
3240         vm_page_spin_lock(m);
3241
3242         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3243                 pvf = pv;
3244                 do {
3245                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3246                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3247                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3248
3249                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3250                                 continue;
3251
3252                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3253
3254                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3255                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3256                                 rtval++;
3257                                 if (rtval > 4) {
3258                                         break;
3259                                 }
3260                         }
3261                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3262         }
3263         vm_page_spin_unlock(m);
3264
3265         return (rtval);
3266 }
3267
3268 /*
3269  * Return whether or not the specified physical page was modified
3270  * in any physical maps.
3271  *
3272  * No other requirements.
3273  */
3274 boolean_t
3275 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3276 {
3277         boolean_t res;
3278
3279         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3280
3281         return (res);
3282 }
3283
3284 /*
3285  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3286  *
3287  * No other requirements.
3288  */
3289 void
3290 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3291 {
3292         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3293 }
3294
3295 /*
3296  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3297  *
3298  * No other requirements.
3299  */
3300 void
3301 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3302 {
3303         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3304 }
3305
3306 /*
3307  * Miscellaneous support routines follow
3308  */
3309
3310 static void
3311 i386_protection_init(void)
3312 {
3313         int *kp, prot;
3314
3315         kp = protection_codes;
3316         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3317                 if (prot & VM_PROT_READ)
3318                         *kp |= 0; /* if it's VALID is readeable */
3319                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3320                         *kp |= VPTE_RW;
3321                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3322                         *kp |= 0; /* if it's VALID is executable */
3323                 ++kp;
3324         }
3325 }
3326
3327 /*
3328  * Sets the memory attribute for the specified page.
3329  */
3330 void
3331 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
3332 {
3333         /* This is a vkernel, do nothing */
3334 }
3335
3336 /*
3337  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
3338  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
3339  * during the adjustment.
3340  */
3341 void
3342 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
3343 {
3344         /* This is a vkernel, do nothing */
3345 }
3346
3347 /*
3348  * Perform the pmap work for mincore
3349  *
3350  * No other requirements.
3351  */
3352 int
3353 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3354 {
3355         pt_entry_t *ptep, pte;
3356         vm_page_t m;
3357         int val = 0;
3358
3359         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
3360         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3361
3362         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3363                 vm_paddr_t pa;
3364
3365                 val = MINCORE_INCORE;
3366                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3367                         goto done;
3368
3369                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3370
3371                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3372
3373                 /*
3374                  * Modified by us
3375                  */
3376                 if (pte & VPTE_M)
3377                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3378                 /*
3379                  * Modified by someone
3380                  */
3381                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3382                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3383                 /*
3384                  * Referenced by us
3385                  */
3386                 if (pte & VPTE_A)
3387                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3388
3389                 /*
3390                  * Referenced by someone
3391                  */
3392                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3393                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3394                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3395                 }
3396         }
3397 done:
3398         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
3399
3400         return val;
3401 }
3402
3403 /*
3404  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3405  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3406  *
3407  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3408  */
3409 void
3410 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3411 {
3412         struct vmspace *oldvm;
3413         struct lwp *lp;
3414
3415         crit_enter();
3416         oldvm = p->p_vmspace;
3417         if (oldvm != newvm) {
3418                 if (adjrefs)
3419                         vmspace_ref(newvm);
3420                 p->p_vmspace = newvm;
3421                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3422                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3423                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3424                 if (adjrefs)
3425                         vmspace_rel(oldvm);
3426         }
3427         crit_exit();
3428 }
3429
3430 /*
3431  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3432  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3433  * on a per-lwp basis.
3434  */
3435 void
3436 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3437 {
3438         struct vmspace *oldvm;
3439         struct pmap *pmap;
3440
3441         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3442         if (oldvm != newvm) {
3443                 crit_enter();
3444                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3445                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3446                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3447                         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(pmap->pm_active, mycpu->gd_cpuid);
3448                         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL)
3449                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3450 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3451                         tlb_flush_count++;
3452 #endif
3453                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3454                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(pmap->pm_active,
3455                                                mycpu->gd_cpuid);
3456                 }
3457                 crit_exit();
3458         }
3459 }
3460
3461 /*
3462  * The swtch code tried to switch in a heavy weight process whos pmap
3463  * is locked by another cpu.  We have to wait for the lock to clear before
3464  * the pmap can be used.
3465  */
3466 void
3467 pmap_interlock_wait (struct vmspace *vm)
3468 {
3469         pmap_t pmap = vmspace_pmap(vm);
3470
3471         if (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
3472                 crit_enter();
3473                 while (pmap->pm_active_lock & CPULOCK_EXCL) {
3474                         cpu_ccfence();
3475                         pthread_yield();
3476                 }
3477                 crit_exit();
3478         }
3479 }
3480
3481 vm_offset_t
3482 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3483 {
3484
3485         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3486                 return addr;
3487         }
3488
3489         addr = roundup2(addr, NBPDR);
3490         return addr;
3491 }
3492
3493 /*
3494  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3495  */
3496 vm_page_t
3497 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3498 {
3499         vpte_t *ptep;
3500
3501         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3502         ptep = vtopte(va);
3503         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3504 }
3505
3506 void
3507 pmap_object_init(vm_object_t object)
3508 {
3509         /* empty */
3510 }
3511
3512 void
3513 pmap_object_free(vm_object_t object)
3514 {
3515         /* empty */
3516 }
3517
3518 void
3519 pmap_pgscan(struct pmap_pgscan_info *pginfo)
3520 {
3521         pmap_t pmap = pginfo->pmap;
3522         vm_offset_t sva = pginfo->beg_addr;
3523         vm_offset_t eva = pginfo->end_addr;
3524         vm_offset_t va_next;
3525         pml4_entry_t *pml4e;
3526         pdp_entry_t *pdpe;
3527         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
3528         pt_entry_t *pte;
3529         int stop = 0;
3530
3531         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
3532
3533         for (; sva < eva; sva = va_next) {
3534                 if (stop)
3535                         break;
3536
3537                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
3538                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
3539                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
3540                         if (va_next < sva)
3541                                 va_next = eva;
3542                         continue;
3543                 }
3544
3545                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
3546                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
3547                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
3548                         if (va_next < sva)
3549                                 va_next = eva;
3550                         continue;
3551                 }
3552
3553                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
3554                 if (va_next < sva)
3555                         va_next = eva;
3556
3557                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
3558                 ptpaddr = *pde;
3559
3560                 /*
3561                  * Check for large page (ignore).
3562                  */
3563                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
3564 #if 0
3565                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
3566                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
3567 #endif
3568                         continue;
3569                 }
3570
3571                 /*
3572                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
3573                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
3574                  */
3575                 if (ptpaddr == 0)
3576                         continue;
3577
3578                 if (va_next > eva)
3579                         va_next = eva;
3580
3581                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
3582                     sva += PAGE_SIZE) {
3583                         vm_page_t m;
3584
3585                         if (stop)
3586                                 break;
3587                         if ((*pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3588                                 continue;
3589
3590                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(*pte & VPTE_FRAME);
3591                         if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
3592                                 if (pginfo->callback(pginfo, sva, m) < 0)
3593                                         stop = 1;
3594                         }
3595                 }
3596         }
3597         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
3598 }