Consolidate the initialization of td_mpcount into lwkt_init_thread().
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
3  * All rights reserved.
4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * All rights reserved.
8  *
9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
22  *    must display the following acknowledgement:
23  *      This product includes software developed by the University of
24  *      California, Berkeley and its contributors.
25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
27  *    without specific prior written permission.
28  *
29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
39  * SUCH DAMAGE.
40  *
41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.54 2005/11/22 08:41:00 dillon Exp $
44  */
45
46 /*
47  *      Manages physical address maps.
48  *
49  *      In addition to hardware address maps, this
50  *      module is called upon to provide software-use-only
51  *      maps which may or may not be stored in the same
52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
53  *      used to store intermediate results from copy
54  *      operations to and from address spaces.
55  *
56  *      Since the information managed by this module is
57  *      also stored by the logical address mapping module,
58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
61  *      requested.
62  *
63  *      In order to cope with hardware architectures which
64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
66  *      operations until such time as they are actually
67  *      necessary.  This module is given full information as
68  *      to which processors are currently using which maps,
69  *      and to when physical maps must be made correct.
70  */
71
72 #include "opt_disable_pse.h"
73 #include "opt_pmap.h"
74 #include "opt_msgbuf.h"
75
76 #include <sys/param.h>
77 #include <sys/systm.h>
78 #include <sys/kernel.h>
79 #include <sys/proc.h>
80 #include <sys/msgbuf.h>
81 #include <sys/vmmeter.h>
82 #include <sys/mman.h>
83
84 #include <vm/vm.h>
85 #include <vm/vm_param.h>
86 #include <sys/sysctl.h>
87 #include <sys/lock.h>
88 #include <vm/vm_kern.h>
89 #include <vm/vm_page.h>
90 #include <vm/vm_map.h>
91 #include <vm/vm_object.h>
92 #include <vm/vm_extern.h>
93 #include <vm/vm_pageout.h>
94 #include <vm/vm_pager.h>
95 #include <vm/vm_zone.h>
96
97 #include <sys/user.h>
98 #include <sys/thread2.h>
99
100 #include <machine/cputypes.h>
101 #include <machine/md_var.h>
102 #include <machine/specialreg.h>
103 #include <machine/smp.h>
104 #include <arch/apic/apicreg.h>
105 #include <machine/globaldata.h>
106 #include <machine/pmap.h>
107 #include <machine/pmap_inval.h>
108
109 #define PMAP_KEEP_PDIRS
110 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
111 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
112 #endif
113
114 #if defined(DIAGNOSTIC)
115 #define PMAP_DIAGNOSTIC
116 #endif
117
118 #define MINPV 2048
119
120 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
121 #define PMAP_INLINE __inline
122 #else
123 #define PMAP_INLINE
124 #endif
125
126 /*
127  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
128  */
129 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
130 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
131
132 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
133 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
134 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
135 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
136 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
137
138
139 /*
140  * Given a map and a machine independent protection code,
141  * convert to a vax protection code.
142  */
143 #define pte_prot(m, p)          \
144         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
145 static int protection_codes[8];
146
147 static struct pmap kernel_pmap_store;
148 pmap_t kernel_pmap;
149
150 vm_paddr_t avail_start; /* PA of first available physical page */
151 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
152 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
153 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
154 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
155 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
156 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
157
158 static vm_object_t kptobj;
159
160 static int nkpt;
161 vm_offset_t kernel_vm_end;
162
163 /*
164  * Data for the pv entry allocation mechanism
165  */
166 static vm_zone_t pvzone;
167 static struct vm_zone pvzone_store;
168 static struct vm_object pvzone_obj;
169 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
170 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
171 static struct pv_entry *pvinit;
172
173 /*
174  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
175  */
176 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
177 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
178 static pt_entry_t *msgbufmap;
179 struct msgbuf *msgbufp=0;
180
181 /*
182  * Crashdump maps.
183  */
184 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
185 static caddr_t crashdumpmap;
186
187 extern pt_entry_t *SMPpt;
188
189 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
190 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
191 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
192 static void     i386_protection_init (void);
193 static __inline void    pmap_changebit (vm_page_t m, int bit, boolean_t setem);
194
195 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
196 static vm_page_t pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
197                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte);
198 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq, 
199                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
200 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
201                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
202 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
203                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
204 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
205 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
206                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
207
208 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
209
210 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
211 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
212 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
213 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
214 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
215 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
216
217 static unsigned pdir4mb;
218
219 /*
220  * Move the kernel virtual free pointer to the next
221  * 4MB.  This is used to help improve performance
222  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
223  * (.text, .data, .bss)
224  */
225 static vm_offset_t
226 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
227 {
228         vm_offset_t newaddr = addr;
229 #ifndef DISABLE_PSE
230         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
231                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
232         }
233 #endif
234         return newaddr;
235 }
236
237 /*
238  * pmap_pte:
239  *
240  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
241  *      pair.
242  *
243  *      This function may NOT be called from an interrupt.
244  */
245 PMAP_INLINE unsigned *
246 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
247 {
248         unsigned *pdeaddr;
249
250         if (pmap) {
251                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
252                 if (*pdeaddr & PG_PS)
253                         return pdeaddr;
254                 if (*pdeaddr) {
255                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
256                 }
257         }
258         return (0);
259 }
260
261 /*
262  * pmap_pte_quick:
263  *
264  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
265  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
266  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
267  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
268  *
269  *      Should only be called while in a critical section.
270  */
271 static unsigned * 
272 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
273 {
274         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
275         unsigned pde, newpf;
276
277         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
278                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
279                 unsigned index = i386_btop(va);
280                 /* are we current address space or kernel? */
281                 if ((pmap == kernel_pmap) ||
282                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
283                         return (unsigned *) PTmap + index;
284                 }
285                 newpf = pde & PG_FRAME;
286                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
287                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
288                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
289                 }
290                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
291         }
292         return (0);
293 }
294
295
296 /*
297  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
298  *
299  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
300  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
301  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
302  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
303  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
304  *      (physical) address starting relative to 0]
305  */
306 void
307 pmap_bootstrap(firstaddr, loadaddr)
308         vm_paddr_t firstaddr;
309         vm_paddr_t loadaddr;
310 {
311         vm_offset_t va;
312         pt_entry_t *pte;
313         struct mdglobaldata *gd;
314         int i;
315         int pg;
316
317         avail_start = firstaddr;
318
319         /*
320          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
321          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
322          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
323          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
324          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
325          * in this calculation.
326          */
327         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
328         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
329
330         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
331
332         /*
333          * Initialize protection array.
334          */
335         i386_protection_init();
336
337         /*
338          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
339          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
340          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
341          */
342         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
343
344         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
345         kernel_pmap->pm_count = 1;
346         kernel_pmap->pm_active = (cpumask_t)-1; /* don't allow deactivation */
347         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
348         nkpt = NKPT;
349
350         /*
351          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
352          * mapping of pages.
353          */
354 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
355         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
356
357         va = virtual_avail;
358         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
359
360         /*
361          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
362          */
363         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
364
365         /*
366          * Crashdump maps.
367          */
368         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
369
370         /*
371          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
372          * /dev/mem.
373          */
374         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
375
376         /*
377          * msgbufp is used to map the system message buffer.
378          * XXX msgbufmap is not used.
379          */
380         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
381                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
382
383         virtual_avail = va;
384
385         *(int *) CMAP1 = 0;
386         for (i = 0; i < NKPT; i++)
387                 PTD[i] = 0;
388
389         /*
390          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
391          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
392          * works under UP because self-referential page table mappings
393          */
394 #ifdef SMP
395         pgeflag = 0;
396 #else
397         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
398                 pgeflag = PG_G;
399 #endif
400         
401 /*
402  * Initialize the 4MB page size flag
403  */
404         pseflag = 0;
405 /*
406  * The 4MB page version of the initial
407  * kernel page mapping.
408  */
409         pdir4mb = 0;
410
411 #if !defined(DISABLE_PSE)
412         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
413                 unsigned ptditmp;
414                 /*
415                  * Note that we have enabled PSE mode
416                  */
417                 pseflag = PG_PS;
418                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
419                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
420                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
421                 pdir4mb = ptditmp;
422
423 #ifndef SMP
424                 /*
425                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
426                  * now because the APs will not be able to use it when
427                  * they boot up.
428                  */
429                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
430
431                 /*
432                  * We can do the mapping here for the single processor
433                  * case.  We simply ignore the old page table page from
434                  * now on.
435                  */
436                 /*
437                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
438                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
439                  */
440                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
441                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
442                 cpu_invltlb();
443 #endif
444         }
445 #endif
446 #ifdef SMP
447         if (cpu_apic_address == 0)
448                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
449
450         /* local apic is mapped on last page */
451         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
452             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
453 #endif
454
455         /*
456          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
457          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
458          * portion.
459          */
460         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
461         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
462         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
463         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
464         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
465         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
466         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
467         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
468         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
469         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
470
471         cpu_invltlb();
472 }
473
474 #ifdef SMP
475 /*
476  * Set 4mb pdir for mp startup
477  */
478 void
479 pmap_set_opt(void)
480 {
481         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
482                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
483                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
484                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
485                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
486                         cpu_invltlb();
487                 }
488         }
489 }
490 #endif
491
492 /*
493  *      Initialize the pmap module.
494  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
495  *      system needs to map virtual memory.
496  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
497  *      way, discontiguous physical memory.
498  */
499 void
500 pmap_init(void)
501 {
502         int i;
503         int initial_pvs;
504
505         /*
506          * object for kernel page table pages
507          */
508         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
509
510         /*
511          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
512          * pv_head_table.
513          */
514
515         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
516                 vm_page_t m;
517
518                 m = &vm_page_array[i];
519                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
520                 m->md.pv_list_count = 0;
521         }
522
523         /*
524          * init the pv free list
525          */
526         initial_pvs = vm_page_array_size;
527         if (initial_pvs < MINPV)
528                 initial_pvs = MINPV;
529         pvzone = &pvzone_store;
530         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
531                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
532         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
533             vm_page_array_size);
534
535         /*
536          * Now it is safe to enable pv_table recording.
537          */
538         pmap_initialized = TRUE;
539 }
540
541 /*
542  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
543  * high water mark so that the system can recover from excessive
544  * numbers of pv entries.
545  */
546 void
547 pmap_init2()
548 {
549         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
550
551         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
552         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
553         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
554         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
555         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
556 }
557
558
559 /***************************************************
560  * Low level helper routines.....
561  ***************************************************/
562
563 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
564
565 /*
566  * This code checks for non-writeable/modified pages.
567  * This should be an invalid condition.
568  */
569 static int
570 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
571 {
572         int pte;
573
574         pte = (int) ptea;
575
576         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
577                 return 1;
578         else
579                 return 0;
580 }
581 #endif
582
583
584 /*
585  * this routine defines the region(s) of memory that should
586  * not be tested for the modified bit.
587  */
588 static PMAP_INLINE int
589 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
590 {
591         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
592                 return 1;
593         else
594                 return 0;
595 }
596
597 static unsigned *
598 get_ptbase(pmap_t pmap)
599 {
600         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
601         struct globaldata *gd = mycpu;
602
603         /* are we current address space or kernel? */
604         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
605                 return (unsigned *) PTmap;
606         }
607
608         /* otherwise, we are alternate address space */
609         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 && (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
610
611         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
612                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
613                 /* The page directory is not shared between CPUs */
614                 cpu_invltlb();
615         }
616         return (unsigned *) APTmap;
617 }
618
619 /*
620  * pmap_extract:
621  *
622  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
623  *
624  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
625  *      not kernel_pmap.
626  */
627 vm_paddr_t 
628 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
629 {
630         vm_offset_t rtval;
631         vm_offset_t pdirindex;
632
633         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
634         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
635                 unsigned *pte;
636                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
637                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
638                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
639                         return rtval;
640                 }
641                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
642                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
643                 return rtval;
644         }
645         return 0;
646 }
647
648 /*
649  * Extract user accessible page only, return NULL if the page is not
650  * present or if it's current state is not sufficient.  Caller will
651  * generally call vm_fault() on failure and try again.
652  */
653 vm_page_t
654 pmap_extract_vmpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int prot)
655 {
656         vm_offset_t rtval;
657         vm_offset_t pdirindex;
658
659         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
660         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
661                 unsigned *pte;
662                 vm_page_t m;
663
664                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
665                         if ((rtval & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
666                                 return (NULL);
667                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (rtval & PG_RW) == 0)
668                                 return (NULL);
669                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
670                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
671                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
672                 } else {
673                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
674                         if ((*pte & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
675                                 return (NULL);
676                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (*pte & PG_RW) == 0)
677                                 return (NULL);
678                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
679                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
680                 }
681                 return(m);
682         }
683         return (NULL);
684 }
685
686 /***************************************************
687  * Low level mapping routines.....
688  ***************************************************/
689
690 /*
691  * Routine: pmap_kenter
692  * Function:
693  *      Add a wired page to the KVA
694  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
695  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
696  */
697 void 
698 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
699 {
700         unsigned *pte;
701         unsigned npte;
702         pmap_inval_info info;
703
704         pmap_inval_init(&info);
705         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
706         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
707         pte = (unsigned *)vtopte(va);
708         *pte = npte;
709         pmap_inval_flush(&info);
710 }
711
712 /*
713  * Routine: pmap_kenter_quick
714  * Function:
715  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
716  *      mapping on the current CPU.
717  */
718 void
719 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
720 {
721         unsigned *pte;
722         unsigned npte;
723
724         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
725         pte = (unsigned *)vtopte(va);
726         *pte = npte;
727         cpu_invlpg((void *)va);
728 }
729
730 void
731 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
732 {
733         pmap_inval_info info;
734
735         pmap_inval_init(&info);
736         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
737         pmap_inval_flush(&info);
738 }
739
740 void
741 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
742 {
743         cpu_invlpg((void *)va);
744 }
745
746 /*
747  * remove a page from the kernel pagetables
748  */
749 void
750 pmap_kremove(vm_offset_t va)
751 {
752         unsigned *pte;
753         pmap_inval_info info;
754
755         pmap_inval_init(&info);
756         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
757         pte = (unsigned *)vtopte(va);
758         *pte = 0;
759         pmap_inval_flush(&info);
760 }
761
762 void
763 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
764 {
765         unsigned *pte;
766         pte = (unsigned *)vtopte(va);
767         *pte = 0;
768         cpu_invlpg((void *)va);
769 }
770
771 /*
772  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
773  *      virtual address space.
774  *
775  *      For now, VM is already on, we only need to map the
776  *      specified memory.
777  */
778 vm_offset_t
779 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
780 {
781         while (start < end) {
782                 pmap_kenter(virt, start);
783                 virt += PAGE_SIZE;
784                 start += PAGE_SIZE;
785         }
786         return (virt);
787 }
788
789
790 /*
791  * Add a list of wired pages to the kva
792  * this routine is only used for temporary
793  * kernel mappings that do not need to have
794  * page modification or references recorded.
795  * Note that old mappings are simply written
796  * over.  The page *must* be wired.
797  */
798 void
799 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
800 {
801         vm_offset_t end_va;
802
803         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
804                 
805         while (va < end_va) {
806                 unsigned *pte;
807
808                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
809                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
810                 cpu_invlpg((void *)va);
811                 va += PAGE_SIZE;
812                 m++;
813         }
814 #ifdef SMP
815         smp_invltlb();  /* XXX */
816 #endif
817 }
818
819 void
820 pmap_qenter2(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count, cpumask_t *mask)
821 {
822         vm_offset_t end_va;
823         cpumask_t cmask = mycpu->gd_cpumask;
824
825         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
826
827         while (va < end_va) {
828                 unsigned *pte;
829                 unsigned pteval;
830
831                 /*
832                  * Install the new PTE.  If the pte changed from the prior
833                  * mapping we must reset the cpu mask and invalidate the page.
834                  * If the pte is the same but we have not seen it on the
835                  * current cpu, invlpg the existing mapping.  Otherwise the
836                  * entry is optimal and no invalidation is required.
837                  */
838                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
839                 pteval = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_A | PG_RW | PG_V | pgeflag;
840                 if (*pte != pteval) {
841                         *mask = 0;
842                         *pte = pteval;
843                         cpu_invlpg((void *)va);
844                 } else if ((*mask & cmask) == 0) {
845                         cpu_invlpg((void *)va);
846                 }
847                 va += PAGE_SIZE;
848                 m++;
849         }
850         *mask |= cmask;
851 }
852
853 /*
854  * this routine jerks page mappings from the
855  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
856  */
857 void
858 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
859 {
860         vm_offset_t end_va;
861
862         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
863
864         while (va < end_va) {
865                 unsigned *pte;
866
867                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
868                 *pte = 0;
869                 cpu_invlpg((void *)va);
870                 va += PAGE_SIZE;
871         }
872 #ifdef SMP
873         smp_invltlb();
874 #endif
875 }
876
877 /*
878  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
879  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
880  *
881  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
882  * the call should be made with a critical section held so the page's object
883  * association remains valid on return.
884  */
885 static vm_page_t
886 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
887 {
888         vm_page_t m;
889
890 retry:
891         m = vm_page_lookup(object, pindex);
892         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
893                 goto retry;
894         return(m);
895 }
896
897 /*
898  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
899  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
900  */
901 void
902 pmap_init_thread(thread_t td)
903 {
904         /* enforce pcb placement */
905         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
906         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
907         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
908 }
909
910 /*
911  * Create the UPAGES for a new process.
912  * This routine directly affects the fork perf for a process.
913  */
914 void
915 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
916 {
917         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
918         p->p_thread = td;
919         td->td_proc = p;
920         td->td_lwp = &p->p_lwp;
921         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
922 #ifdef SMP
923         KKASSERT(td->td_mpcount == 1);
924 #endif
925         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
926 }
927
928 /*
929  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
930  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
931  */
932 struct thread *
933 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
934 {
935         struct thread *td;
936
937         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
938
939         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
940             p->p_thread = NULL;
941             td->td_proc = NULL;
942         }
943         p->p_addr = NULL;
944         return(td);
945 }
946
947 /***************************************************
948  * Page table page management routines.....
949  ***************************************************/
950
951 /*
952  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
953  * drops to zero, then it decrements the wire count.
954  */
955 static int 
956 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info) 
957 {
958         pmap_inval_flush(info);
959         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
960                 ;
961
962         if (m->hold_count == 0) {
963                 /*
964                  * unmap the page table page
965                  */
966                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
967                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
968                 --pmap->pm_stats.resident_count;
969
970                 if (pmap->pm_ptphint == m)
971                         pmap->pm_ptphint = NULL;
972
973                 /*
974                  * If the page is finally unwired, simply free it.
975                  */
976                 --m->wire_count;
977                 if (m->wire_count == 0) {
978                         vm_page_flash(m);
979                         vm_page_busy(m);
980                         vm_page_free_zero(m);
981                         --vmstats.v_wire_count;
982                 }
983                 return 1;
984         }
985         return 0;
986 }
987
988 static PMAP_INLINE int
989 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
990 {
991         vm_page_unhold(m);
992         if (m->hold_count == 0)
993                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
994         else
995                 return 0;
996 }
997
998 /*
999  * After removing a page table entry, this routine is used to
1000  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1001  */
1002 static int
1003 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1004                 pmap_inval_info_t info)
1005 {
1006         unsigned ptepindex;
1007         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1008                 return 0;
1009
1010         if (mpte == NULL) {
1011                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1012                 if (pmap->pm_ptphint &&
1013                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1014                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1015                 } else {
1016                         pmap_inval_flush(info);
1017                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1018                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1019                 }
1020         }
1021
1022         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
1023 }
1024
1025 void
1026 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1027 {
1028         pmap->pm_pdir =
1029                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1030         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1031         pmap->pm_count = 1;
1032         pmap->pm_active = 0;
1033         pmap->pm_ptphint = NULL;
1034         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1035         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1036 }
1037
1038 /*
1039  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1040  * such as one in a vmspace structure.
1041  */
1042 void
1043 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1044 {
1045         vm_page_t ptdpg;
1046
1047         /*
1048          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1049          * page directory table.
1050          */
1051         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1052                 pmap->pm_pdir =
1053                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1054         }
1055
1056         /*
1057          * allocate object for the ptes
1058          */
1059         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1060                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1061
1062         /*
1063          * allocate the page directory page
1064          */
1065         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1066                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1067
1068         ptdpg->wire_count = 1;
1069         ++vmstats.v_wire_count;
1070
1071
1072         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1073         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1074
1075         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1076         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1077                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1078
1079         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1080
1081         /* install self-referential address mapping entry */
1082         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1083                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1084
1085         pmap->pm_count = 1;
1086         pmap->pm_active = 0;
1087         pmap->pm_ptphint = NULL;
1088         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1089         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1090 }
1091
1092 /*
1093  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1094  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1095  * should be called after the vmspace is attached to the process
1096  * but before this pmap is activated.
1097  */
1098 void
1099 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1100 {
1101         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1102         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1103 }
1104
1105 /*
1106  * Attempt to release and free and vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1107  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1108  */
1109 static int
1110 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1111 {
1112         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1113         /*
1114          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1115          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1116          * might as well be placed directly into the zero queue.
1117          */
1118         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1119                 return 0;
1120
1121         vm_page_busy(p);
1122
1123         /*
1124          * Remove the page table page from the processes address space.
1125          */
1126         pde[p->pindex] = 0;
1127         pmap->pm_stats.resident_count--;
1128
1129         if (p->hold_count)  {
1130                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1131         }
1132         /*
1133          * Page directory pages need to have the kernel
1134          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1135          */
1136         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1137                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1138                 pde[MPPTDI] = 0;
1139                 pde[APTDPTDI] = 0;
1140                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1141         }
1142
1143         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1144                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1145
1146         p->wire_count--;
1147         vmstats.v_wire_count--;
1148         vm_page_free_zero(p);
1149         return 1;
1150 }
1151
1152 /*
1153  * this routine is called if the page table page is not
1154  * mapped correctly.
1155  */
1156 static vm_page_t
1157 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1158 {
1159         vm_offset_t pteva, ptepa;
1160         vm_page_t m;
1161
1162         /*
1163          * Find or fabricate a new pagetable page
1164          */
1165         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1166                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1167
1168         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1169                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1170
1171         if (m->wire_count == 0)
1172                 vmstats.v_wire_count++;
1173         m->wire_count++;
1174
1175         /*
1176          * Increment the hold count for the page table page
1177          * (denoting a new mapping.)
1178          */
1179         m->hold_count++;
1180
1181         /*
1182          * Map the pagetable page into the process address space, if
1183          * it isn't already there.
1184          */
1185
1186         pmap->pm_stats.resident_count++;
1187
1188         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1189         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1190                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1191
1192         /*
1193          * Set the page table hint
1194          */
1195         pmap->pm_ptphint = m;
1196
1197         /*
1198          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1199          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1200          */
1201         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1202                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1203                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1204                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1205                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1206                 } else {
1207                         pmap_zero_page(ptepa);
1208                 }
1209         }
1210
1211         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1212         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1213         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1214         vm_page_wakeup(m);
1215
1216         return m;
1217 }
1218
1219 static vm_page_t
1220 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1221 {
1222         unsigned ptepindex;
1223         vm_offset_t ptepa;
1224         vm_page_t m;
1225
1226         /*
1227          * Calculate pagetable page index
1228          */
1229         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1230
1231         /*
1232          * Get the page directory entry
1233          */
1234         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1235
1236         /*
1237          * This supports switching from a 4MB page to a
1238          * normal 4K page.
1239          */
1240         if (ptepa & PG_PS) {
1241                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1242                 ptepa = 0;
1243                 cpu_invltlb();
1244                 smp_invltlb();
1245         }
1246
1247         /*
1248          * If the page table page is mapped, we just increment the
1249          * hold count, and activate it.
1250          */
1251         if (ptepa) {
1252                 /*
1253                  * In order to get the page table page, try the
1254                  * hint first.
1255                  */
1256                 if (pmap->pm_ptphint &&
1257                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1258                         m = pmap->pm_ptphint;
1259                 } else {
1260                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1261                         pmap->pm_ptphint = m;
1262                 }
1263                 m->hold_count++;
1264                 return m;
1265         }
1266         /*
1267          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1268          */
1269         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1270 }
1271
1272
1273 /***************************************************
1274 * Pmap allocation/deallocation routines.
1275  ***************************************************/
1276
1277 /*
1278  * Release any resources held by the given physical map.
1279  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1280  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1281  */
1282 void
1283 pmap_release(struct pmap *pmap)
1284 {
1285         vm_page_t p,n,ptdpg;
1286         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1287         int curgeneration;
1288
1289 #if defined(DIAGNOSTIC)
1290         if (object->ref_count != 1)
1291                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1292 #endif
1293         
1294         ptdpg = NULL;
1295 retry:
1296         crit_enter();
1297         curgeneration = object->generation;
1298         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1299                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1300                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1301                         ptdpg = p;
1302                         continue;
1303                 }
1304                 if (!pmap_release_free_page(pmap, p)) {
1305                         crit_exit();
1306                         goto retry;
1307                 }
1308                 if (object->generation != curgeneration) {
1309                         crit_exit();
1310                         goto retry;
1311                 }
1312         }
1313         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg)) {
1314                 crit_exit();
1315                 goto retry;
1316         }
1317         crit_exit();
1318 }
1319 \f
1320 static int
1321 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1322 {
1323         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1324
1325         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1326 }
1327 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1328     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1329
1330 static int
1331 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1332 {
1333         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1334
1335         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1336 }
1337 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD, 
1338     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1339
1340 /*
1341  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1342  */
1343 void
1344 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1345 {
1346         struct proc *p;
1347         struct pmap *pmap;
1348         vm_offset_t ptppaddr;
1349         vm_page_t nkpg;
1350         pd_entry_t newpdir;
1351
1352         crit_enter();
1353         if (kernel_vm_end == 0) {
1354                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1355                 nkpt = 0;
1356                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1357                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1358                         nkpt++;
1359                 }
1360         }
1361         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1362         while (kernel_vm_end < addr) {
1363                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1364                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1365                         continue;
1366                 }
1367
1368                 /*
1369                  * This index is bogus, but out of the way
1370                  */
1371                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, 
1372                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1373                 if (nkpg == NULL)
1374                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1375
1376                 nkpt++;
1377
1378                 vm_page_wire(nkpg);
1379                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1380                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1381                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1382                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1383
1384                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
1385                         if (p->p_vmspace) {
1386                                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1387                                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1388                         }
1389                 }
1390                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1391                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1392         }
1393         crit_exit();
1394 }
1395
1396 /*
1397  *      Retire the given physical map from service.
1398  *      Should only be called if the map contains
1399  *      no valid mappings.
1400  */
1401 void
1402 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1403 {
1404         int count;
1405
1406         if (pmap == NULL)
1407                 return;
1408
1409         count = --pmap->pm_count;
1410         if (count == 0) {
1411                 pmap_release(pmap);
1412                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1413         }
1414 }
1415
1416 /*
1417  *      Add a reference to the specified pmap.
1418  */
1419 void
1420 pmap_reference(pmap_t pmap)
1421 {
1422         if (pmap != NULL) {
1423                 pmap->pm_count++;
1424         }
1425 }
1426
1427 /***************************************************
1428 * page management routines.
1429  ***************************************************/
1430
1431 /*
1432  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1433  * called from an interrupt.
1434  */
1435 static PMAP_INLINE void
1436 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1437 {
1438         pv_entry_count--;
1439         zfree(pvzone, pv);
1440 }
1441
1442 /*
1443  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1444  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1445  */
1446 static pv_entry_t
1447 get_pv_entry(void)
1448 {
1449         pv_entry_count++;
1450         if (pv_entry_high_water &&
1451                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1452                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1453                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1454                 wakeup (&vm_pages_needed);
1455         }
1456         return zalloc(pvzone);
1457 }
1458
1459 /*
1460  * This routine is very drastic, but can save the system
1461  * in a pinch.
1462  */
1463 void
1464 pmap_collect(void)
1465 {
1466         int i;
1467         vm_page_t m;
1468         static int warningdone=0;
1469
1470         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1471                 return;
1472
1473         if (warningdone < 5) {
1474                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1475                 warningdone++;
1476         }
1477
1478         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1479                 m = &vm_page_array[i];
1480                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1481                     (m->flags & PG_BUSY))
1482                         continue;
1483                 pmap_remove_all(m);
1484         }
1485         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1486 }
1487         
1488
1489 /*
1490  * If it is the first entry on the list, it is actually
1491  * in the header and we must copy the following entry up
1492  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1493  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1494  */
1495 static int
1496 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1497                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1498 {
1499         pv_entry_t pv;
1500         int rtval;
1501
1502         crit_enter();
1503         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1504                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1505                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1506                                 break;
1507                 }
1508         } else {
1509                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1510                         if (va == pv->pv_va) 
1511                                 break;
1512                 }
1513         }
1514
1515         rtval = 0;
1516         if (pv) {
1517                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1518                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1519                 m->md.pv_list_count--;
1520                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1521                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1522                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1523                 free_pv_entry(pv);
1524         }
1525         crit_exit();
1526         return rtval;
1527 }
1528
1529 /*
1530  * Create a pv entry for page at pa for
1531  * (pmap, va).
1532  */
1533 static void
1534 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1535 {
1536         pv_entry_t pv;
1537
1538         crit_enter();
1539         pv = get_pv_entry();
1540         pv->pv_va = va;
1541         pv->pv_pmap = pmap;
1542         pv->pv_ptem = mpte;
1543
1544         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1545         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1546         m->md.pv_list_count++;
1547
1548         crit_exit();
1549 }
1550
1551 /*
1552  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1553  */
1554 static int
1555 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1556         pmap_inval_info_t info)
1557 {
1558         unsigned oldpte;
1559         vm_page_t m;
1560
1561         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1562         oldpte = loadandclear(ptq);
1563         if (oldpte & PG_W)
1564                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1565         /*
1566          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1567          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1568          * the SMP case.
1569          */
1570         if (oldpte & PG_G)
1571                 cpu_invlpg((void *)va);
1572         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1573         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1574                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1575                 if (oldpte & PG_M) {
1576 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1577                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1578                                 printf(
1579         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1580                                     va, oldpte);
1581                         }
1582 #endif
1583                         if (pmap_track_modified(va))
1584                                 vm_page_dirty(m);
1585                 }
1586                 if (oldpte & PG_A)
1587                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1588                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1589         } else {
1590                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1591         }
1592
1593         return 0;
1594 }
1595
1596 /*
1597  * pmap_remove_page:
1598  *
1599  *      Remove a single page from a process address space.
1600  *
1601  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1602  *      not kernel_pmap.
1603  */
1604 static void
1605 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1606 {
1607         unsigned *ptq;
1608
1609         /*
1610          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1611          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1612          */
1613         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1614                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1615                 if (*ptq) {
1616                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1617                 }
1618         }
1619 }
1620
1621 /*
1622  * pmap_remove:
1623  *
1624  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1625  *
1626  *      It is assumed that the start and end are properly
1627  *      rounded to the page size.
1628  *
1629  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1630  *      not kernel_pmap.
1631  */
1632 void
1633 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1634 {
1635         unsigned *ptbase;
1636         vm_offset_t pdnxt;
1637         vm_offset_t ptpaddr;
1638         vm_offset_t sindex, eindex;
1639         struct pmap_inval_info info;
1640
1641         if (pmap == NULL)
1642                 return;
1643
1644         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1645                 return;
1646
1647         pmap_inval_init(&info);
1648
1649         /*
1650          * special handling of removing one page.  a very
1651          * common operation and easy to short circuit some
1652          * code.
1653          */
1654         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1655                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1656                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1657                 pmap_inval_flush(&info);
1658                 return;
1659         }
1660
1661         /*
1662          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1663          * worked with.
1664          */
1665         ptbase = get_ptbase(pmap);
1666
1667         sindex = i386_btop(sva);
1668         eindex = i386_btop(eva);
1669
1670         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1671                 unsigned pdirindex;
1672
1673                 /*
1674                  * Calculate index for next page table.
1675                  */
1676                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1677                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1678                         break;
1679
1680                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1681                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1682                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1683                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1684                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1685                         continue;
1686                 }
1687
1688                 /*
1689                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1690                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1691                  */
1692                 if (ptpaddr == 0)
1693                         continue;
1694
1695                 /*
1696                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1697                  * by the current page table page, or to the end of the
1698                  * range being removed.
1699                  */
1700                 if (pdnxt > eindex) {
1701                         pdnxt = eindex;
1702                 }
1703
1704                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1705                         vm_offset_t va;
1706                         if (ptbase[sindex] == 0)
1707                                 continue;
1708                         va = i386_ptob(sindex);
1709                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1710                                 break;
1711                 }
1712         }
1713         pmap_inval_flush(&info);
1714 }
1715
1716 /*
1717  * pmap_remove_all:
1718  *
1719  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1720  *      Reflects back modify bits to the pager.
1721  *
1722  *      This routine may not be called from an interrupt.
1723  */
1724
1725 static void
1726 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1727 {
1728         struct pmap_inval_info info;
1729         unsigned *pte, tpte;
1730         pv_entry_t pv;
1731
1732 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1733         /*
1734          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1735          * pages!
1736          */
1737         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1738                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1739         }
1740 #endif
1741
1742         pmap_inval_init(&info);
1743         crit_enter();
1744         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1745                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1746
1747                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1748                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1749
1750                 tpte = loadandclear(pte);
1751                 if (tpte & PG_W)
1752                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1753
1754                 if (tpte & PG_A)
1755                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1756
1757                 /*
1758                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1759                  */
1760                 if (tpte & PG_M) {
1761 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1762                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1763                                 printf(
1764         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1765                                     pv->pv_va, tpte);
1766                         }
1767 #endif
1768                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1769                                 vm_page_dirty(m);
1770                 }
1771                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1772                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1773                 m->md.pv_list_count--;
1774                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1775                 free_pv_entry(pv);
1776         }
1777
1778         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1779         crit_exit();
1780         pmap_inval_flush(&info);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * pmap_protect:
1785  *
1786  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1787  *      as requested.
1788  *
1789  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1790  *      not the kernel_pmap.
1791  */
1792 void
1793 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1794 {
1795         unsigned *ptbase;
1796         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1797         vm_pindex_t sindex, eindex;
1798         pmap_inval_info info;
1799
1800         if (pmap == NULL)
1801                 return;
1802
1803         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1804                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1805                 return;
1806         }
1807
1808         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1809                 return;
1810
1811         pmap_inval_init(&info);
1812
1813         ptbase = get_ptbase(pmap);
1814
1815         sindex = i386_btop(sva);
1816         eindex = i386_btop(eva);
1817
1818         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1819
1820                 unsigned pdirindex;
1821
1822                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1823
1824                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1825                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1826                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1827                         (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1828                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1829                         continue;
1830                 }
1831
1832                 /*
1833                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1834                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1835                  */
1836                 if (ptpaddr == 0)
1837                         continue;
1838
1839                 if (pdnxt > eindex) {
1840                         pdnxt = eindex;
1841                 }
1842
1843                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1844
1845                         unsigned pbits;
1846                         vm_page_t m;
1847
1848                         /* XXX this isn't optimal */
1849                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1850                         pbits = ptbase[sindex];
1851
1852                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1853                                 m = NULL;
1854                                 if (pbits & PG_A) {
1855                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1856                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1857                                         pbits &= ~PG_A;
1858                                 }
1859                                 if (pbits & PG_M) {
1860                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1861                                                 if (m == NULL)
1862                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1863                                                 vm_page_dirty(m);
1864                                                 pbits &= ~PG_M;
1865                                         }
1866                                 }
1867                         }
1868
1869                         pbits &= ~PG_RW;
1870
1871                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1872                                 ptbase[sindex] = pbits;
1873                         }
1874                 }
1875         }
1876         pmap_inval_flush(&info);
1877 }
1878
1879 /*
1880  *      Insert the given physical page (p) at
1881  *      the specified virtual address (v) in the
1882  *      target physical map with the protection requested.
1883  *
1884  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1885  *      that the related pte can not be reclaimed.
1886  *
1887  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1888  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1889  *      insert this page into the given map NOW.
1890  */
1891 void
1892 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1893            boolean_t wired)
1894 {
1895         vm_paddr_t pa;
1896         unsigned *pte;
1897         vm_paddr_t opa;
1898         vm_offset_t origpte, newpte;
1899         vm_page_t mpte;
1900         pmap_inval_info info;
1901
1902         if (pmap == NULL)
1903                 return;
1904
1905         va &= PG_FRAME;
1906 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1907         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1908                 panic("pmap_enter: toobig");
1909         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1910                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1911 #endif
1912
1913         mpte = NULL;
1914         /*
1915          * In the case that a page table page is not
1916          * resident, we are creating it here.
1917          */
1918         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1919                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1920         }
1921
1922         pmap_inval_init(&info);
1923         pte = pmap_pte(pmap, va);
1924
1925         /*
1926          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1927          */
1928         if (pte == NULL) {
1929                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1930                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1931         }
1932
1933         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1934         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1935         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1936         opa = origpte & PG_FRAME;
1937
1938         if (origpte & PG_PS)
1939                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1940
1941         /*
1942          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1943          */
1944         if (origpte && (opa == pa)) {
1945                 /*
1946                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1947                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1948                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1949                  * the PT page will be also.
1950                  */
1951                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1952                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1953                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1954                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1955
1956 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1957                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1958                         printf(
1959         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1960                             va, origpte);
1961                 }
1962 #endif
1963
1964                 /*
1965                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1966                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1967                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1968                  * bits below.
1969                  */
1970                 if (mpte)
1971                         mpte->hold_count--;
1972
1973                 /*
1974                  * We might be turning off write access to the page,
1975                  * so we go ahead and sense modify status.
1976                  */
1977                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1978                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1979                                 vm_page_t om;
1980                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1981                                 vm_page_dirty(om);
1982                         }
1983                         pa |= PG_MANAGED;
1984                 }
1985                 goto validate;
1986         } 
1987         /*
1988          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1989          * handle validating new mapping.
1990          */
1991         if (opa) {
1992                 int err;
1993                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
1994                 if (err)
1995                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1996         }
1997
1998         /*
1999          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2000          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2001          * called at interrupt time.
2002          */
2003         if (pmap_initialized && 
2004             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2005                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2006                 pa |= PG_MANAGED;
2007         }
2008
2009         /*
2010          * Increment counters
2011          */
2012         pmap->pm_stats.resident_count++;
2013         if (wired)
2014                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2015
2016 validate:
2017         /*
2018          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2019          */
2020         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2021
2022         if (wired)
2023                 newpte |= PG_W;
2024         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2025                 newpte |= PG_U;
2026         if (pmap == kernel_pmap)
2027                 newpte |= pgeflag;
2028
2029         /*
2030          * if the mapping or permission bits are different, we need
2031          * to update the pte.
2032          */
2033         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2034                 *pte = newpte | PG_A;
2035         }
2036         pmap_inval_flush(&info);
2037 }
2038
2039 /*
2040  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2041  * 1. Current pmap & pmap exists.
2042  * 2. Not wired.
2043  * 3. Read access.
2044  * 4. No page table pages.
2045  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2046  * 6. Page IS managed.
2047  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2048  */
2049
2050 static vm_page_t
2051 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2052 {
2053         unsigned *pte;
2054         vm_paddr_t pa;
2055         pmap_inval_info info;
2056
2057         pmap_inval_init(&info);
2058
2059         /*
2060          * In the case that a page table page is not
2061          * resident, we are creating it here.
2062          */
2063         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2064                 unsigned ptepindex;
2065                 vm_offset_t ptepa;
2066
2067                 /*
2068                  * Calculate pagetable page index
2069                  */
2070                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2071                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2072                         mpte->hold_count++;
2073                 } else {
2074 retry:
2075                         /*
2076                          * Get the page directory entry
2077                          */
2078                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2079
2080                         /*
2081                          * If the page table page is mapped, we just increment
2082                          * the hold count, and activate it.
2083                          */
2084                         if (ptepa) {
2085                                 if (ptepa & PG_PS)
2086                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2087                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2088                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2089                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2090                                 } else {
2091                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2092                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2093                                 }
2094                                 if (mpte == NULL)
2095                                         goto retry;
2096                                 mpte->hold_count++;
2097                         } else {
2098                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2099                         }
2100                 }
2101         } else {
2102                 mpte = NULL;
2103         }
2104
2105         /*
2106          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2107          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2108          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2109          * But that isn't as quick as vtopte.
2110          */
2111         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2112         if (*pte) {
2113                 if (mpte)
2114                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2115                 return 0;
2116         }
2117
2118         /*
2119          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2120          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2121          * called at interrupt time.
2122          */
2123         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2124                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2125
2126         /*
2127          * Increment counters
2128          */
2129         pmap->pm_stats.resident_count++;
2130
2131         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2132
2133         /*
2134          * Now validate mapping with RO protection
2135          */
2136         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2137                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2138         else
2139                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2140
2141         return mpte;
2142 }
2143
2144 /*
2145  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2146  * to be used for panic dumps.
2147  */
2148 void *
2149 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2150 {
2151         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2152         return ((void *)crashdumpmap);
2153 }
2154
2155 #define MAX_INIT_PT (96)
2156
2157 /*
2158  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2159  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2160  * immediately after an mmap.
2161  */
2162 void
2163 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2164                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2165                     vm_size_t size, int limit)
2166 {
2167         vm_offset_t tmpidx;
2168         int psize;
2169         vm_page_t p, mpte;
2170         int objpgs;
2171
2172         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2173                 return;
2174
2175 #if 0
2176         /* 
2177          * XXX you must be joking, entering PTE's into a user page table
2178          * without any accounting?  This could result in the page table
2179          * being freed while it still contains mappings (free with PG_ZERO
2180          * assumption leading to a non-zero page being marked PG_ZERO).
2181          */
2182         /*
2183          * This code maps large physical mmap regions into the
2184          * processor address space.  Note that some shortcuts
2185          * are taken, but the code works.
2186          */
2187         if (pseflag &&
2188             (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2189             ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2190             ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2191                 int i;
2192                 vm_page_t m[1];
2193                 unsigned int ptepindex;
2194                 int npdes;
2195                 vm_offset_t ptepa;
2196
2197                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2198                         return;
2199
2200 retry:
2201                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2202                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2203                         goto retry;
2204
2205                 if (p == NULL) {
2206                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2207                         if (p == NULL)
2208                                 return;
2209                         m[0] = p;
2210
2211                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2212                                 vm_page_free(p);
2213                                 return;
2214                         }
2215
2216                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2217                         vm_page_wakeup(p);
2218                 }
2219
2220                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2221                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2222                         return;
2223                 }
2224
2225                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2226
2227                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2228                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2229                 for (i = 0; i < npdes; i++) {
2230                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2231                             (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2232                         ptepa += NBPDR;
2233                         ptepindex += 1;
2234                 }
2235                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2236                 cpu_invltlb();
2237                 smp_invltlb();
2238                 return;
2239         }
2240 #endif
2241
2242         psize = i386_btop(size);
2243
2244         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2245                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2246                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2247                 return;
2248         }
2249
2250         if (psize + pindex > object->size) {
2251                 if (object->size < pindex)
2252                         return;           
2253                 psize = object->size - pindex;
2254         }
2255
2256
2257         /*
2258          * If we are processing a major portion of the object, then scan the
2259          * entire thing.
2260          *
2261          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2262          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2263          */
2264         crit_enter();
2265         mpte = NULL;
2266         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2267                 objpgs = psize;
2268
2269                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2270                     objpgs > 0 && p != NULL;
2271                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)
2272                 ) {
2273                         tmpidx = p->pindex;
2274                         if (tmpidx < pindex)
2275                                 continue;
2276                         tmpidx -= pindex;
2277                         if (tmpidx >= psize)
2278                                 continue;
2279
2280                         /*
2281                          * don't allow an madvise to blow away our really
2282                          * free pages allocating pv entries.
2283                          */
2284                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2285                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2286                                 break;
2287                         }
2288                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2289                                 (p->busy == 0) &&
2290                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2291                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2292                                         vm_page_deactivate(p);
2293                                 vm_page_busy(p);
2294                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2295                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2296                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2297                                 vm_page_wakeup(p);
2298                         }
2299                         objpgs -= 1;
2300                 }
2301         } else {
2302                 /*
2303                  * else lookup the pages one-by-one.
2304                  */
2305                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2306                         /*
2307                          * don't allow an madvise to blow away our really
2308                          * free pages allocating pv entries.
2309                          */
2310                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2311                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2312                                 break;
2313                         }
2314                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2315                         if (p &&
2316                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2317                                 (p->busy == 0) &&
2318                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2319                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2320                                         vm_page_deactivate(p);
2321                                 vm_page_busy(p);
2322                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap, 
2323                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2324                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2325                                 vm_page_wakeup(p);
2326                         }
2327                 }
2328         }
2329         crit_exit();
2330 }
2331
2332 /*
2333  * pmap_prefault provides a quick way of clustering pagefaults into a
2334  * processes address space.  It is a "cousin" of pmap_object_init_pt, 
2335  * except it runs at page fault time instead of mmap time.
2336  */
2337 #define PFBAK 4
2338 #define PFFOR 4
2339 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2340
2341 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2342         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2343         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2344         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE,
2345         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2346 };
2347
2348 void
2349 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2350 {
2351         int i;
2352         vm_offset_t starta;
2353         vm_offset_t addr;
2354         vm_pindex_t pindex;
2355         vm_page_t m, mpte;
2356         vm_object_t object;
2357
2358         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2359                 return;
2360
2361         object = entry->object.vm_object;
2362
2363         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2364         if (starta < entry->start)
2365                 starta = entry->start;
2366         else if (starta > addra)
2367                 starta = 0;
2368
2369         /*
2370          * critical section protection is required to maintain the 
2371          * page/object association, interrupts can free pages and remove 
2372          * them from their objects.
2373          */
2374         mpte = NULL;
2375         crit_enter();
2376         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2377                 vm_object_t lobject;
2378                 unsigned *pte;
2379
2380                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2381                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2382                         addr = 0;
2383
2384                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2385                         continue;
2386
2387                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL) 
2388                         continue;
2389
2390                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2391                 if (*pte)
2392                         continue;
2393
2394                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2395                 lobject = object;
2396
2397                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2398                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) &&
2399                      (lobject->backing_object));
2400                     lobject = lobject->backing_object
2401                 ) {
2402                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2403                                 break;
2404                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2405                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2406                 }
2407
2408                 /*
2409                  * give-up when a page is not in memory
2410                  */
2411                 if (m == NULL)
2412                         break;
2413
2414                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2415                         (m->busy == 0) &&
2416                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2417
2418                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2419                                 vm_page_deactivate(m);
2420                         }
2421                         vm_page_busy(m);
2422                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2423                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2424                         vm_page_wakeup(m);
2425                 }
2426         }
2427         crit_exit();
2428 }
2429
2430 /*
2431  *      Routine:        pmap_change_wiring
2432  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2433  *                      pair.
2434  *      In/out conditions:
2435  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2436  */
2437 void
2438 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2439 {
2440         unsigned *pte;
2441
2442         if (pmap == NULL)
2443                 return;
2444
2445         pte = pmap_pte(pmap, va);
2446
2447         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2448                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2449         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2450                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2451
2452         /*
2453          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2454          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2455          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2456          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2457          * wiring changes.
2458          */
2459 #ifdef SMP
2460         if (wired)
2461                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2462         else
2463                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2464 #else
2465         if (wired)
2466                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2467         else
2468                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2469 #endif
2470 }
2471
2472
2473
2474 /*
2475  *      Copy the range specified by src_addr/len
2476  *      from the source map to the range dst_addr/len
2477  *      in the destination map.
2478  *
2479  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2480  */
2481 void
2482 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2483         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2484 {
2485         pmap_inval_info info;
2486         vm_offset_t addr;
2487         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2488         vm_offset_t pdnxt;
2489         unsigned src_frame, dst_frame;
2490         vm_page_t m;
2491
2492         if (dst_addr != src_addr)
2493                 return;
2494
2495         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2496         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2497                 return;
2498         }
2499
2500         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2501         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2502                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2503                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2504                 cpu_invltlb();
2505         }
2506         pmap_inval_init(&info);
2507         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2508         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2509
2510         /*
2511          * critical section protection is required to maintain the page/object
2512          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2513          * their objects.
2514          */
2515         crit_enter();
2516         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2517                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2518                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2519                 vm_offset_t srcptepaddr;
2520                 unsigned ptepindex;
2521
2522                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2523                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2524
2525                 /*
2526                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2527                  * way below the low water mark of free pages or way
2528                  * above high water mark of used pv entries.
2529                  */
2530                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2531                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2532                         break;
2533                 
2534                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2535                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2536
2537                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2538                 if (srcptepaddr == 0)
2539                         continue;
2540                         
2541                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2542                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2543                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2544                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2545                         }
2546                         continue;
2547                 }
2548
2549                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2550                 if ((srcmpte == NULL) ||
2551                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2552                         continue;
2553
2554                 if (pdnxt > end_addr)
2555                         pdnxt = end_addr;
2556
2557                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2558                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2559                 while (addr < pdnxt) {
2560                         unsigned ptetemp;
2561                         ptetemp = *src_pte;
2562                         /*
2563                          * we only virtual copy managed pages
2564                          */
2565                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2566                                 /*
2567                                  * We have to check after allocpte for the
2568                                  * pte still being around...  allocpte can
2569                                  * block.
2570                                  */
2571                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2572                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2573                                         /*
2574                                          * Clear the modified and
2575                                          * accessed (referenced) bits
2576                                          * during the copy.
2577                                          */
2578                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2579                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2580                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2581                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2582                                                 dstmpte, m);
2583                                 } else {
2584                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2585                                 }
2586                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2587                                         break;
2588                         }
2589                         addr += PAGE_SIZE;
2590                         src_pte++;
2591                         dst_pte++;
2592                 }
2593         }
2594         crit_exit();
2595         pmap_inval_flush(&info);
2596 }       
2597
2598 /*
2599  *      Routine:        pmap_kernel
2600  *      Function:
2601  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2602  */
2603 pmap_t
2604 pmap_kernel(void)
2605 {
2606         return (kernel_pmap);
2607 }
2608
2609 /*
2610  * pmap_zero_page:
2611  *
2612  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2613  *      contents.
2614  *
2615  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2616  *      required.
2617  */
2618 void
2619 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2620 {
2621         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2622
2623         crit_enter();
2624         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2625                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2626         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2627                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2628         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2629
2630 #if defined(I686_CPU)
2631         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2632                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2633         else
2634 #endif
2635                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2636         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2637         crit_exit();
2638 }
2639
2640 /*
2641  * pmap_page_assertzero:
2642  *
2643  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2644  */
2645 void
2646 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2647 {
2648         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2649         int i;
2650
2651         crit_enter();
2652         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2653                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2654         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2655                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2656         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2657         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2658             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2659                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2660                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2661             }
2662         }
2663         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2664         crit_exit();
2665 }
2666
2667 /*
2668  * pmap_zero_page:
2669  *
2670  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2671  *      its contents with bzero.
2672  *
2673  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2674  */
2675 void
2676 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2677 {
2678         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2679
2680         crit_enter();
2681         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2682                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2683         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2684         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2685
2686 #if defined(I686_CPU)
2687         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2688                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2689         else
2690 #endif
2691                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2692         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2693         crit_exit();
2694 }
2695
2696 /*
2697  * pmap_copy_page:
2698  *
2699  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2700  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2701  *      is required.
2702  */
2703 void
2704 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2705 {
2706         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2707
2708         crit_enter();
2709         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2710                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2711         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2712                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2713
2714         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2715         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2716
2717         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2718         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2719
2720         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2721
2722         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2723         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2724         crit_exit();
2725 }
2726
2727 /*
2728  * pmap_copy_page_frag:
2729  *
2730  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2731  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2732  *      is required.
2733  */
2734 void
2735 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2736 {
2737         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2738
2739         crit_enter();
2740         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2741                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2742         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2743                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2744
2745         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2746         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2747
2748         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2749         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2750
2751         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2752               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2753               bytes);
2754
2755         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2756         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2757         crit_exit();
2758 }
2759
2760 /*
2761  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2762  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2763  * be changed upwards or downwards in the future; it
2764  * is only necessary that true be returned for a small
2765  * subset of pmaps for proper page aging.
2766  */
2767 boolean_t
2768 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2769 {
2770         pv_entry_t pv;
2771         int loops = 0;
2772
2773         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2774                 return FALSE;
2775
2776         crit_enter();
2777
2778         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2779                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2780                         crit_exit();
2781                         return TRUE;
2782                 }
2783                 loops++;
2784                 if (loops >= 16)
2785                         break;
2786         }
2787         crit_exit();
2788         return (FALSE);
2789 }
2790
2791 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2792 /*
2793  * Remove all pages from specified address space
2794  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2795  * is special cased for current process only, but
2796  * can have the more generic (and slightly slower)
2797  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2798  * in the case of running down an entire address space.
2799  */
2800 void
2801 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2802 {
2803         unsigned *pte, tpte;
2804         pv_entry_t pv, npv;
2805         vm_page_t m;
2806         pmap_inval_info info;
2807
2808 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2809         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))) {
2810                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2811                 return;
2812         }
2813 #endif
2814
2815         pmap_inval_init(&info);
2816         crit_enter();
2817         for(pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2818                 pv;
2819                 pv = npv) {
2820
2821                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2822                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2823                         continue;
2824                 }
2825
2826 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2827                 pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2828 #else
2829                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2830 #endif
2831                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2832                 tpte = *pte;
2833
2834 /*
2835  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2836  */
2837                 if (tpte & PG_W) {
2838                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2839                         continue;
2840                 }
2841                 *pte = 0;
2842
2843                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2844
2845                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2846                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2847
2848                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2849
2850                 /*
2851                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2852                  */
2853                 if (tpte & PG_M) {
2854                         vm_page_dirty(m);
2855                 }
2856
2857
2858                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2859                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2860
2861                 m->md.pv_list_count--;
2862                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2863                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2864                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2865                 }
2866
2867                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2868                 free_pv_entry(pv);
2869         }
2870         pmap_inval_flush(&info);
2871         crit_exit();
2872 }
2873
2874 /*
2875  * pmap_testbit tests bits in pte's
2876  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2877  * and a lot of things compile-time evaluate.
2878  */
2879 static boolean_t
2880 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2881 {
2882         pv_entry_t pv;
2883         unsigned *pte;
2884
2885         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2886                 return FALSE;
2887
2888         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2889                 return FALSE;
2890
2891         crit_enter();
2892
2893         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2894                 /*
2895                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2896                  * mark clean_map and ptes as never
2897                  * modified.
2898                  */
2899                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2900                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2901                                 continue;
2902                 }
2903
2904 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2905                 if (!pv->pv_pmap) {
2906                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2907                         continue;
2908                 }
2909 #endif
2910                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2911                 if (*pte & bit) {
2912                         crit_exit();
2913                         return TRUE;
2914                 }
2915         }
2916         crit_exit();
2917         return (FALSE);
2918 }
2919
2920 /*
2921  * this routine is used to modify bits in ptes
2922  */
2923 static __inline void
2924 pmap_changebit(vm_page_t m, int bit, boolean_t setem)
2925 {
2926         struct pmap_inval_info info;
2927         pv_entry_t pv;
2928         unsigned *pte;
2929
2930         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2931                 return;
2932
2933         pmap_inval_init(&info);
2934         crit_enter();
2935
2936         /*
2937          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2938          * setting RO do we need to clear the VAC?
2939          */
2940         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2941                 /*
2942                  * don't write protect pager mappings
2943                  */
2944                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2945                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2946                                 continue;
2947                 }
2948
2949 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2950                 if (!pv->pv_pmap) {
2951                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2952                         continue;
2953                 }
2954 #endif
2955
2956                 /*
2957                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2958                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2959                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2960                  */
2961                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2962                 if (bit == PG_RW)
2963                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2964
2965                 if (setem) {
2966 #ifdef SMP
2967                         atomic_set_int(pte, bit);
2968 #else
2969                         atomic_set_int_nonlocked(pte, bit);
2970 #endif
2971                 } else {
2972                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2973                         if (pbits & bit) {
2974                                 if (bit == PG_RW) {
2975                                         if (pbits & PG_M) {
2976                                                 vm_page_dirty(m);
2977                                         }
2978 #ifdef SMP
2979                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
2980 #else
2981                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_M|PG_RW);
2982 #endif
2983                                 } else {
2984 #ifdef SMP
2985                                         atomic_clear_int(pte, bit);
2986 #else
2987                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, bit);
2988 #endif
2989                                 }
2990                         }
2991                 }
2992         }
2993         pmap_inval_flush(&info);
2994         crit_exit();
2995 }
2996
2997 /*
2998  *      pmap_page_protect:
2999  *
3000  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3001  */
3002 void
3003 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3004 {
3005         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3006                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3007                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
3008                 } else {
3009                         pmap_remove_all(m);
3010                 }
3011         }
3012 }
3013
3014 vm_paddr_t
3015 pmap_phys_address(int ppn)
3016 {
3017         return (i386_ptob(ppn));
3018 }
3019
3020 /*
3021  *      pmap_ts_referenced:
3022  *
3023  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3024  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3025  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3026  *      reference bits set.
3027  *
3028  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3029  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3030  *      optimal aging of shared pages.
3031  */
3032 int
3033 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3034 {
3035         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3036         unsigned *pte;
3037         int rtval = 0;
3038
3039         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3040                 return (rtval);
3041
3042         crit_enter();
3043
3044         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3045
3046                 pvf = pv;
3047
3048                 do {
3049                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3050
3051                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3052
3053                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3054
3055                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3056                                 continue;
3057
3058                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3059
3060                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3061 #ifdef SMP
3062                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3063 #else
3064                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3065 #endif
3066                                 rtval++;
3067                                 if (rtval > 4) {
3068                                         break;
3069                                 }
3070                         }
3071                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3072         }
3073         crit_exit();
3074
3075         return (rtval);
3076 }
3077
3078 /*
3079  *      pmap_is_modified:
3080  *
3081  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3082  *      in any physical maps.
3083  */
3084 boolean_t
3085 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3086 {
3087         return pmap_testbit(m, PG_M);
3088 }
3089
3090 /*
3091  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3092  */
3093 void
3094 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3095 {
3096         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3097 }
3098
3099 /*
3100  *      pmap_clear_reference:
3101  *
3102  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3103  */
3104 void
3105 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3106 {
3107         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3108 }
3109
3110 /*
3111  * Miscellaneous support routines follow
3112  */
3113
3114 static void
3115 i386_protection_init(void)
3116 {
3117         int *kp, prot;
3118
3119         kp = protection_codes;
3120         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3121                 switch (prot) {
3122                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3123                         /*
3124                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3125                          * so just make it readable.
3126                          */
3127                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3128                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3129                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3130                         *kp++ = 0;
3131                         break;
3132                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3133                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3134                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3135                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3136                         *kp++ = PG_RW;
3137                         break;
3138                 }
3139         }
3140 }
3141
3142 /*
3143  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3144  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3145  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3146  * NOT real memory.
3147  *
3148  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3149  * a time.
3150  */
3151 void *
3152 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3153 {
3154         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3155         unsigned *pte;
3156
3157         offset = pa & PAGE_MASK;
3158         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3159
3160         va = kmem_alloc_nofault(kernel_map, size);
3161         if (!va)
3162                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3163
3164         pa = pa & PG_FRAME;
3165         for (tmpva = va; size > 0;) {
3166                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3167                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3168                 size -= PAGE_SIZE;
3169                 tmpva += PAGE_SIZE;
3170                 pa += PAGE_SIZE;
3171         }
3172         cpu_invltlb();
3173         smp_invltlb();
3174
3175         return ((void *)(va + offset));
3176 }
3177
3178 void
3179 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3180 {
3181         vm_offset_t base, offset;
3182
3183         base = va & PG_FRAME;
3184         offset = va & PAGE_MASK;
3185         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3186         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3187         kmem_free(kernel_map, base, size);
3188 }
3189
3190 /*
3191  * perform the pmap work for mincore
3192  */
3193 int
3194 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3195 {
3196         unsigned *ptep, pte;
3197         vm_page_t m;
3198         int val = 0;
3199         
3200         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3201         if (ptep == 0) {
3202                 return 0;
3203         }
3204
3205         if ((pte = *ptep) != 0) {
3206                 vm_offset_t pa;
3207
3208                 val = MINCORE_INCORE;
3209                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3210                         return val;
3211
3212                 pa = pte & PG_FRAME;
3213
3214                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3215
3216                 /*
3217                  * Modified by us
3218                  */
3219                 if (pte & PG_M)
3220                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3221                 /*
3222                  * Modified by someone
3223                  */
3224                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3225                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3226                 /*
3227                  * Referenced by us
3228                  */
3229                 if (pte & PG_A)
3230                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3231
3232                 /*
3233                  * Referenced by someone
3234                  */
3235                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3236                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3237                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3238                 }
3239         } 
3240         return val;
3241 }
3242
3243 void
3244 pmap_activate(struct proc *p)
3245 {
3246         pmap_t  pmap;
3247
3248         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3249 #if defined(SMP)
3250         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3251 #else
3252         pmap->pm_active |= 1;
3253 #endif
3254 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3255         tlb_flush_count++;
3256 #endif
3257         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3258         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3259 }
3260
3261 vm_offset_t
3262 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3263 {
3264
3265         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3266                 return addr;
3267         }
3268
3269         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3270         return addr;
3271 }
3272
3273
3274 #if defined(PMAP_DEBUG)
3275 int
3276 pmap_pid_dump(int pid)
3277 {
3278         pmap_t pmap;
3279         struct proc *p;
3280         int npte = 0;
3281         int index;
3282         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
3283                 if (p->p_pid != pid)
3284                         continue;
3285
3286                 if (p->p_vmspace) {
3287                         int i,j;
3288                         index = 0;
3289                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3290                         for(i=0;i<1024;i++) {
3291                                 pd_entry_t *pde;
3292                                 unsigned *pte;
3293                                 unsigned base = i << PDRSHIFT;
3294                                 
3295                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3296                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3297                                         for(j=0;j<1024;j++) {
3298                                                 unsigned va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3299                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3300                                                         if (index) {
3301                                                                 index = 0;
3302                                                                 printf("\n");
3303                                                         }
3304                                                         return npte;
3305                                                 }
3306                                                 pte = pmap_pte_quick( pmap, va);
3307                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3308                                                         vm_offset_t pa;
3309                                                         vm_page_t m;
3310                                                         pa = *(int *)pte;
3311                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3312                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3313                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3314                                                         npte++;
3315                                                         index++;
3316                                                         if (index >= 2) {
3317                                                                 index = 0;
3318                                                                 printf("\n");
3319                                                         } else {
3320                                                                 printf(" ");
3321                                                         }
3322                                                 }
3323                                         }
3324                                 }
3325                         }
3326                 }
3327         }
3328         return npte;
3329 }
3330 #endif
3331
3332 #if defined(DEBUG)
3333
3334 static void     pads (pmap_t pm);
3335 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3336
3337 /* print address space of pmap*/
3338 static void
3339 pads(pmap_t pm)
3340 {
3341         unsigned va, i, j;
3342         unsigned *ptep;
3343
3344         if (pm == kernel_pmap)
3345                 return;
3346         for (i = 0; i < 1024; i++)
3347                 if (pm->pm_pdir[i])
3348                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3349                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3350                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3351                                         continue;
3352                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3353                                         continue;
3354                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3355                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3356                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3357                         };
3358
3359 }
3360
3361 void
3362 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3363 {
3364         pv_entry_t pv;
3365         vm_page_t m;
3366
3367         printf("pa %08llx", (long long)pa);
3368         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3369         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3370 #ifdef used_to_be
3371                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3372                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3373 #endif
3374                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3375                 pads(pv->pv_pmap);
3376         }
3377         printf(" ");
3378 }
3379 #endif