d60cabd26a79364896b22121d2aff8052050e583
[dragonfly.git] / sys / platform / pc32 / i386 / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
7  * All rights reserved.
8  * Copyright (c) 1994 David Greenman
9  * All rights reserved.
10  *
11  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
12  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
13  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
14  *
15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16  * modification, are permitted provided that the following conditions
17  * are met:
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
22  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
23  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
24  *    must display the following acknowledgement:
25  *      This product includes software developed by the University of
26  *      California, Berkeley and its contributors.
27  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
28  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
29  *    without specific prior written permission.
30  *
31  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
32  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
33  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
34  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
35  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
36  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
37  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
38  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
39  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
40  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
41  * SUCH DAMAGE.
42  *
43  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
44  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
45  */
46
47 /*
48  * Manages physical address maps.
49  *
50  * In most cases we hold page table pages busy in order to manipulate them.
51  */
52 /*
53  * PMAP_DEBUG - see platform/pc32/include/pmap.h
54  */
55
56 #include "opt_disable_pse.h"
57 #include "opt_pmap.h"
58 #include "opt_msgbuf.h"
59
60 #include <sys/param.h>
61 #include <sys/systm.h>
62 #include <sys/kernel.h>
63 #include <sys/proc.h>
64 #include <sys/msgbuf.h>
65 #include <sys/vmmeter.h>
66 #include <sys/mman.h>
67 #include <sys/thread.h>
68
69 #include <vm/vm.h>
70 #include <vm/vm_param.h>
71 #include <sys/sysctl.h>
72 #include <sys/lock.h>
73 #include <vm/vm_kern.h>
74 #include <vm/vm_page.h>
75 #include <vm/vm_map.h>
76 #include <vm/vm_object.h>
77 #include <vm/vm_extern.h>
78 #include <vm/vm_pageout.h>
79 #include <vm/vm_pager.h>
80 #include <vm/vm_zone.h>
81
82 #include <sys/user.h>
83 #include <sys/thread2.h>
84 #include <sys/sysref2.h>
85 #include <sys/spinlock2.h>
86 #include <vm/vm_page2.h>
87
88 #include <machine/cputypes.h>
89 #include <machine/md_var.h>
90 #include <machine/specialreg.h>
91 #include <machine/smp.h>
92 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
93 #include <machine/globaldata.h>
94 #include <machine/pmap.h>
95 #include <machine/pmap_inval.h>
96
97 #define PMAP_KEEP_PDIRS
98 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
99 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
100 #define PMAP_PVLIMIT     1400000        /* i386 kvm problems */
101 #endif
102
103 #if defined(DIAGNOSTIC)
104 #define PMAP_DIAGNOSTIC
105 #endif
106
107 #define MINPV 2048
108
109 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
110 #define PMAP_INLINE __inline
111 #else
112 #define PMAP_INLINE
113 #endif
114
115 /*
116  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
117  */
118 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
119 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
120
121 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
122 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
123 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
124 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
125 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
126
127 /*
128  * Given a map and a machine independent protection code,
129  * convert to a vax protection code.
130  */
131 #define pte_prot(m, p)          \
132         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
133 static int protection_codes[8];
134
135 struct pmap kernel_pmap;
136 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
137
138 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
139 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
140 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
141 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
142 vm_offset_t virtual2_start;
143 vm_offset_t virtual2_end;
144 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
145 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
146 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
147 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
148 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
149 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
150
151 static vm_object_t kptobj;
152
153 static int nkpt;
154 vm_offset_t kernel_vm_end;
155
156 /*
157  * Data for the pv entry allocation mechanism
158  */
159 static vm_zone_t pvzone;
160 static struct vm_zone pvzone_store;
161 static struct vm_object pvzone_obj;
162 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
163 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
164 static struct pv_entry *pvinit;
165
166 /*
167  * Considering all the issues I'm having with pmap caching, if breakage
168  * continues to occur, and for debugging, I've added a sysctl that will
169  * just do an unconditional invltlb.
170  */
171 static int dreadful_invltlb;
172
173 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, dreadful_invltlb,
174            CTLFLAG_RW, &dreadful_invltlb, 0, "Debugging sysctl to force invltlb on pmap operations");
175
176 /*
177  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
178  */
179 pt_entry_t *CMAP1 = NULL, *ptmmap;
180 caddr_t CADDR1 = NULL, ptvmmap = NULL;
181 static pt_entry_t *msgbufmap;
182 struct msgbuf *msgbufp=NULL;
183
184 /*
185  * Crashdump maps.
186  */
187 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
188 static caddr_t crashdumpmap;
189
190 extern pt_entry_t *SMPpt;
191
192 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
193 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
194 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
195 static void     i386_protection_init (void);
196 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
197
198 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
199 static void pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, unsigned *ptq,
200                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
201 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
202                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
203 static void pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
204                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
205 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
206 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, pv_entry_t pv,
207                                 vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m);
208
209 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
210
211 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
212 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, unsigned ptepindex);
213 static unsigned * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
214 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
215 static void pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
216 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
217
218 static void pmap_hold(pmap_t pmap);
219 static void pmap_drop(pmap_t pmap);
220 static void pmap_wait(pmap_t pmap, int count);
221
222 static unsigned pdir4mb;
223
224 /*
225  * Move the kernel virtual free pointer to the next
226  * 4MB.  This is used to help improve performance
227  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
228  * (.text, .data, .bss)
229  */
230 static
231 vm_offset_t
232 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
233 {
234         vm_offset_t newaddr = addr;
235 #ifndef DISABLE_PSE
236         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
237                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
238         }
239 #endif
240         return newaddr;
241 }
242
243 /*
244  * This function returns a pointer to the pte entry in the pmap and has
245  * the side effect of potentially retaining a cached mapping of the pmap.
246  *
247  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
248  * until the caller blocks or releases the token.
249  */
250 static
251 unsigned *
252 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
253 {
254         unsigned *pdeaddr;
255
256         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
257         if (pmap) {
258                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
259                 if (*pdeaddr & PG_PS)
260                         return pdeaddr;
261                 if (*pdeaddr)
262                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
263         }
264         return (0);
265 }
266
267 /*
268  * pmap_pte using the kernel_pmap
269  *
270  * Used for debugging, no requirements.
271  */
272 unsigned *
273 pmap_kernel_pte(vm_offset_t va)
274 {
275         unsigned *pdeaddr;
276
277         pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(&kernel_pmap, va);
278         if (*pdeaddr & PG_PS)
279                 return pdeaddr;
280         if (*pdeaddr)
281                 return (unsigned *)vtopte(va);
282         return(0);
283 }
284
285 /*
286  * pmap_pte_quick:
287  *
288  * Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
289  * This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
290  * the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
291  * to do an entire invltlb when checking a single mapping.
292  *
293  * Should only be called while in a critical section.
294  *
295  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
296  * until the caller blocks or releases the token.
297  */
298 static
299 unsigned *
300 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
301 {
302         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
303         unsigned pde, newpf;
304
305         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
306         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
307                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
308                 unsigned index = i386_btop(va);
309                 /* are we current address space or kernel? */
310                 if ((pmap == &kernel_pmap) ||
311                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
312                         return (unsigned *) PTmap + index;
313                 }
314                 newpf = pde & PG_FRAME;
315                 if (((*(unsigned *)gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
316                         *(unsigned *)gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
317                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
318                 }
319                 return gd->gd_PADDR1 + (index & (NPTEPG - 1));
320         }
321         return (0);
322 }
323
324
325 /*
326  * Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
327  *
328  * On the i386 this is called after mapping has already been enabled
329  * and just syncs the pmap module with what has already been done.
330  * [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
331  * mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
332  * from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
333  * (physical) address starting relative to 0]
334  */
335 void
336 pmap_bootstrap(vm_paddr_t firstaddr, vm_paddr_t loadaddr)
337 {
338         vm_offset_t va;
339         pt_entry_t *pte;
340         struct mdglobaldata *gd;
341         int i;
342         int pg;
343
344         KvaStart = (vm_offset_t)VADDR(PTDPTDI, 0);
345         KvaSize = (vm_offset_t)VADDR(APTDPTDI, 0) - KvaStart;
346         KvaEnd  = KvaStart + KvaSize;
347
348         avail_start = firstaddr;
349
350         /*
351          * XXX The calculation of virtual_start is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE
352          * too large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
353          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
354          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
355          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
356          * in this calculation.
357          */
358         virtual_start = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
359         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
360         virtual_end = VADDR(KPTDI+NKPDE-1, NPTEPG-1);
361
362         /*
363          * Initialize protection array.
364          */
365         i386_protection_init();
366
367         /*
368          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
369          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
370          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
371          *
372          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
373          * for mmu pages.
374          */
375         kernel_pmap.pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
376         kernel_pmap.pm_count = 1;
377         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
378         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
379         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
380         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
381         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
382         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
383         nkpt = NKPT;
384
385         /*
386          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
387          * mapping of pages.
388          */
389 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
390         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
391
392         va = virtual_start;
393         pte = (pt_entry_t *) pmap_kernel_pte(va);
394
395         /*
396          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
397          */
398         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
399
400         /*
401          * Crashdump maps.
402          */
403         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
404
405         /*
406          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
407          * /dev/mem.
408          */
409         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
410
411         /*
412          * msgbufp is used to map the system message buffer.
413          * XXX msgbufmap is not used.
414          */
415         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
416                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
417
418         virtual_start = va;
419
420         *(int *) CMAP1 = 0;
421         for (i = 0; i < NKPT; i++)
422                 PTD[i] = 0;
423
424         /*
425          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
426          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
427          * works under UP because self-referential page table mappings
428          */
429 #ifdef SMP
430         pgeflag = 0;
431 #else
432         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
433                 pgeflag = PG_G;
434 #endif
435         
436 /*
437  * Initialize the 4MB page size flag
438  */
439         pseflag = 0;
440 /*
441  * The 4MB page version of the initial
442  * kernel page mapping.
443  */
444         pdir4mb = 0;
445
446 #if !defined(DISABLE_PSE)
447         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
448                 unsigned ptditmp;
449                 /*
450                  * Note that we have enabled PSE mode
451                  */
452                 pseflag = PG_PS;
453                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
454                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
455                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
456                 pdir4mb = ptditmp;
457
458 #ifndef SMP
459                 /*
460                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
461                  * now because the APs will not be able to use it when
462                  * they boot up.
463                  */
464                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
465
466                 /*
467                  * We can do the mapping here for the single processor
468                  * case.  We simply ignore the old page table page from
469                  * now on.
470                  */
471                 /*
472                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
473                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
474                  */
475                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
476                 kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
477                 cpu_invltlb();
478 #endif
479         }
480 #endif
481
482         /*
483          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
484          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
485          * portion.
486          */
487         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
488         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
489         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
490         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
491         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
492         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
493         gd->gd_GDMAP1 = &PTD[APTDPTDI];
494         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
495         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
496         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
497         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
498         gd->gd_GDADDR1= (unsigned *)VADDR(APTDPTDI, 0);
499
500         cpu_invltlb();
501 }
502
503 #ifdef SMP
504 /*
505  * Set 4mb pdir for mp startup
506  */
507 void
508 pmap_set_opt(void)
509 {
510         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
511                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
512                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
513                         kernel_pmap.pm_pdir[KPTDI] =
514                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
515                         cpu_invltlb();
516                 }
517         }
518 }
519 #endif
520
521 /*
522  * Initialize the pmap module, called by vm_init()
523  *
524  * Called from the low level boot code only.
525  */
526 void
527 pmap_init(void)
528 {
529         int i;
530         int initial_pvs;
531
532         /*
533          * object for kernel page table pages
534          */
535         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
536
537         /*
538          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
539          * pv_head_table.
540          */
541
542         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
543                 vm_page_t m;
544
545                 m = &vm_page_array[i];
546                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
547                 m->md.pv_list_count = 0;
548         }
549
550         /*
551          * init the pv free list
552          */
553         initial_pvs = vm_page_array_size;
554         if (initial_pvs < MINPV)
555                 initial_pvs = MINPV;
556         pvzone = &pvzone_store;
557         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
558                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
559         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
560                   pvinit, initial_pvs);
561
562         /*
563          * Now it is safe to enable pv_table recording.
564          */
565         pmap_initialized = TRUE;
566 }
567
568 /*
569  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
570  * high water mark so that the system can recover from excessive
571  * numbers of pv entries.
572  *
573  * Called from the low level boot code only.
574  */
575 void
576 pmap_init2(void)
577 {
578         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
579         int entry_max;
580
581         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
582         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
583
584 #ifdef PMAP_PVLIMIT
585         /*
586          * Horrible hack for systems with a lot of memory running i386.
587          * the calculated pv_entry_max can wind up eating a ton of KVM
588          * so put a cap on the number of entries if the user did not
589          * change any of the values.   This saves about 44MB of KVM on
590          * boxes with 3+GB of ram.
591          *
592          * On the flip side, this makes it more likely that some setups
593          * will run out of pv entries.  Those sysads will have to bump
594          * the limit up with vm.pamp.pv_entries or vm.pmap.shpgperproc.
595          */
596         if (shpgperproc == PMAP_SHPGPERPROC) {
597                 if (pv_entry_max > PMAP_PVLIMIT)
598                         pv_entry_max = PMAP_PVLIMIT;
599         }
600 #endif
601         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
602         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
603
604         /*
605          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
606          */
607         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
608         if (entry_max <= 0)
609                 entry_max = 1;
610
611         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
612 }
613
614
615 /***************************************************
616  * Low level helper routines.....
617  ***************************************************/
618
619 #ifdef PMAP_DEBUG
620
621 static void
622 test_m_maps_pv(vm_page_t m, pv_entry_t pv)
623 {
624         pv_entry_t spv;
625
626         crit_enter();
627 #ifdef PMAP_DEBUG
628         KKASSERT(pv->pv_m == m);
629 #endif
630         TAILQ_FOREACH(spv, &m->md.pv_list, pv_list) {
631                 if (pv == spv) {
632                         crit_exit();
633                         return;
634                 }
635         }
636         crit_exit();
637         panic("test_m_maps_pv: failed m %p pv %p", m, pv);
638 }
639
640 static void
641 ptbase_assert(struct pmap *pmap)
642 {
643         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
644
645         /* are we current address space or kernel? */
646         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned)PTDpde) & PG_FRAME))
647                 return;
648         KKASSERT(frame == (*mdcpu->gd_GDMAP1 & PG_FRAME));
649 }
650
651 #else
652
653 #define test_m_maps_pv(m, pv)
654 #define ptbase_assert(pmap)
655
656 #endif
657
658 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
659
660 /*
661  * This code checks for non-writeable/modified pages.
662  * This should be an invalid condition.
663  */
664 static int
665 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
666 {
667         int pte;
668
669         pte = (int) ptea;
670
671         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
672                 return 1;
673         else
674                 return 0;
675 }
676 #endif
677
678
679 /*
680  * This routine defines the region(s) of memory that should not be tested
681  * for the modified bit.
682  *
683  * No requirements.
684  */
685 static PMAP_INLINE int
686 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
687 {
688         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
689                 return 1;
690         else
691                 return 0;
692 }
693
694 /*
695  * Retrieve the mapped page table base for a particular pmap.  Use our self
696  * mapping for the kernel_pmap or our current pmap.
697  *
698  * For foreign pmaps we use the per-cpu page table map.  Since this involves
699  * installing a ptd it's actually (per-process x per-cpu).  However, we
700  * still cannot depend on our mapping to survive thread switches because
701  * the process might be threaded and switching to another thread for the
702  * same process on the same cpu will allow that other thread to make its
703  * own mapping.
704  *
705  * This could be a bit confusing but the jist is for something like the
706  * vkernel which uses foreign pmaps all the time this represents a pretty
707  * good cache that avoids unnecessary invltlb()s.
708  *
709  * The caller must hold vm_token and the returned value is only valid
710  * until the caller blocks or releases the token.
711  */
712 static unsigned *
713 get_ptbase(pmap_t pmap)
714 {
715         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
716         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
717
718         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
719
720         /*
721          * We can use PTmap if the pmap is our current address space or
722          * the kernel address space.
723          */
724         if (pmap == &kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
725                 return (unsigned *) PTmap;
726         }
727
728         /*
729          * Otherwise we use the per-cpu alternative page table map.  Each
730          * cpu gets its own map.  Because of this we cannot use this map
731          * from interrupts or threads which can preempt.
732          *
733          * Even if we already have the map cached we may still have to
734          * invalidate the TLB if another cpu modified a PDE in the map.
735          */
736         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
737                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
738
739         if ((*gd->gd_GDMAP1 & PG_FRAME) != frame) {
740                 *gd->gd_GDMAP1 = frame | PG_RW | PG_V;
741                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
742                 cpu_invltlb();
743         } else if ((pmap->pm_cached & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
744                 pmap->pm_cached |= gd->mi.gd_cpumask;
745                 cpu_invltlb();
746         } else if (dreadful_invltlb) {
747                 cpu_invltlb();
748         }
749         return ((unsigned *)gd->gd_GDADDR1);
750 }
751
752 /*
753  * pmap_extract:
754  *
755  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
756  *
757  * The caller may hold vm_token if it desires non-blocking operation.
758  */
759 vm_paddr_t 
760 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
761 {
762         vm_offset_t rtval;
763         vm_offset_t pdirindex;
764
765         lwkt_gettoken(&vm_token);
766         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
767         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
768                 unsigned *pte;
769                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
770                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
771                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
772                 } else {
773                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
774                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
775                 }
776         } else {
777                 rtval = 0;
778         }
779         lwkt_reltoken(&vm_token);
780         return rtval;
781 }
782
783 /***************************************************
784  * Low level mapping routines.....
785  ***************************************************/
786
787 /*
788  * Map a wired VM page to a KVA, fully SMP synchronized.
789  *
790  * No requirements, non blocking.
791  */
792 void 
793 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
794 {
795         unsigned *pte;
796         unsigned npte;
797         pmap_inval_info info;
798
799         pmap_inval_init(&info);
800         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
801         pte = (unsigned *)vtopte(va);
802         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
803         *pte = npte;
804         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
805         pmap_inval_done(&info);
806 }
807
808 /*
809  * Map a wired VM page to a KVA, synchronized on current cpu only.
810  *
811  * No requirements, non blocking.
812  */
813 void
814 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
815 {
816         unsigned *pte;
817         unsigned npte;
818
819         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
820         pte = (unsigned *)vtopte(va);
821         *pte = npte;
822         cpu_invlpg((void *)va);
823 }
824
825 /*
826  * Synchronize a previously entered VA on all cpus.
827  *
828  * No requirements, non blocking.
829  */
830 void
831 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
832 {
833         pmap_inval_info info;
834
835         pmap_inval_init(&info);
836         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
837         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
838         pmap_inval_done(&info);
839 }
840
841 /*
842  * Synchronize a previously entered VA on the current cpu only.
843  *
844  * No requirements, non blocking.
845  */
846 void
847 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
848 {
849         cpu_invlpg((void *)va);
850 }
851
852 /*
853  * Remove a page from the kernel pagetables, fully SMP synchronized.
854  *
855  * No requirements, non blocking.
856  */
857 void
858 pmap_kremove(vm_offset_t va)
859 {
860         unsigned *pte;
861         pmap_inval_info info;
862
863         pmap_inval_init(&info);
864         pte = (unsigned *)vtopte(va);
865         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
866         *pte = 0;
867         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
868         pmap_inval_done(&info);
869 }
870
871 /*
872  * Remove a page from the kernel pagetables, synchronized on current cpu only.
873  *
874  * No requirements, non blocking.
875  */
876 void
877 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
878 {
879         unsigned *pte;
880         pte = (unsigned *)vtopte(va);
881         *pte = 0;
882         cpu_invlpg((void *)va);
883 }
884
885 /*
886  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
887  * synchronized on the current cpu only.
888  *
889  * No requirements, non blocking.
890  */
891 void
892 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
893 {
894         atomic_set_int(vtopte(va), PG_RW);
895         cpu_invlpg((void *)va);
896 }
897
898 /*
899  * Adjust the permissions of a page in the kernel page table,
900  * synchronized on the current cpu only.
901  *
902  * No requirements, non blocking.
903  */
904 void
905 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
906 {
907         atomic_set_int(vtopte(va), PG_N);
908         cpu_invlpg((void *)va);
909 }
910
911 /*
912  * Map a range of physical addresses into kernel virtual address space.
913  *
914  * No requirements, non blocking.
915  */
916 vm_offset_t
917 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
918 {
919         vm_offset_t     sva, virt;
920
921         sva = virt = *virtp;
922         while (start < end) {
923                 pmap_kenter(virt, start);
924                 virt += PAGE_SIZE;
925                 start += PAGE_SIZE;
926         }
927         *virtp = virt;
928         return (sva);
929 }
930
931 /*
932  * Add a list of wired pages to the kva, fully SMP synchronized.
933  *
934  * No requirements, non blocking.
935  */
936 void
937 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
938 {
939         vm_offset_t end_va;
940
941         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
942                 
943         while (va < end_va) {
944                 unsigned *pte;
945
946                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
947                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
948                 cpu_invlpg((void *)va);
949                 va += PAGE_SIZE;
950                 m++;
951         }
952 #ifdef SMP
953         smp_invltlb();  /* XXX */
954 #endif
955 }
956
957 /*
958  * Remove pages from KVA, fully SMP synchronized.
959  *
960  * No requirements, non blocking.
961  */
962 void
963 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
964 {
965         vm_offset_t end_va;
966
967         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
968
969         while (va < end_va) {
970                 unsigned *pte;
971
972                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
973                 *pte = 0;
974                 cpu_invlpg((void *)va);
975                 va += PAGE_SIZE;
976         }
977 #ifdef SMP
978         smp_invltlb();
979 #endif
980 }
981
982 /*
983  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
984  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
985  *
986  * The caller must hold the object.
987  */
988 static vm_page_t
989 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
990 {
991         vm_page_t m;
992
993         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
994         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
995
996         return(m);
997 }
998
999 /*
1000  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1001  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1002  */
1003 void
1004 pmap_init_thread(thread_t td)
1005 {
1006         /* enforce pcb placement */
1007         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1008         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1009         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
1010 }
1011
1012 /*
1013  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1014  */
1015 void
1016 pmap_init_proc(struct proc *p)
1017 {
1018 }
1019
1020 /***************************************************
1021  * Page table page management routines.....
1022  ***************************************************/
1023
1024 /*
1025  * This routine unwires page table pages, removing and freeing the page
1026  * tale page when the wire count drops to 0.
1027  *
1028  * The caller must hold vm_token.
1029  * This function can block.
1030  */
1031 static int 
1032 _pmap_unwire_pte(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1033 {
1034         /* 
1035          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1036          * any active flushes if we block.
1037          */
1038         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
1039         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1040                 ("_pmap_unwire_pte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1041
1042         if (m->wire_count == 1) {
1043                 /*
1044                  * Unmap the page table page.
1045                  *
1046                  * NOTE: We must clear pm_cached for all cpus, including
1047                  *       the current one, when clearing a page directory
1048                  *       entry.
1049                  */
1050                 pmap_inval_interlock(info, pmap, -1);
1051                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex]);
1052                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
1053                 pmap->pm_cached = 0;
1054                 pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1055
1056                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1057                 --pmap->pm_stats.resident_count;
1058
1059                 if (pmap->pm_ptphint == m)
1060                         pmap->pm_ptphint = NULL;
1061
1062                 /*
1063                  * This was our last hold, the page had better be unwired
1064                  * after we decrement wire_count.
1065                  * 
1066                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1067                  * multiple wire counts.
1068                  */
1069                 vm_page_unwire(m, 0);
1070                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1071                 vm_page_flash(m);
1072                 vm_page_free_zero(m);
1073                 return 1;
1074         } else {
1075                 KKASSERT(m->wire_count > 1);
1076                 if (vm_page_unwire_quick(m))
1077                         panic("pmap_unwire_pte: Insufficient wire_count");
1078                 vm_page_wakeup(m);
1079                 return 0;
1080         }
1081 }
1082
1083 /*
1084  * The caller must hold vm_token.
1085  *
1086  * This function can block.
1087  *
1088  * This function can race the wire_count 2->1 case because the page
1089  * is not busied during the unwire_quick operation.  An eventual
1090  * pmap_release() will catch the case.
1091  */
1092 static PMAP_INLINE int
1093 pmap_unwire_pte(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
1094 {
1095         KKASSERT(m->wire_count > 0);
1096         if (m->wire_count > 1) {
1097                 if (vm_page_unwire_quick(m))
1098                         panic("pmap_unwire_pte: Insufficient wire_count");
1099                 return 0;
1100         } else {
1101                 return _pmap_unwire_pte(pmap, m, info);
1102         }
1103 }
1104
1105 /*
1106  * After removing a (user) page table entry, this routine is used to
1107  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1108  *
1109  * The caller must hold vm_token.
1110  * This function can block regardless.
1111  */
1112 static void
1113 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1114               pmap_inval_info_t info)
1115 {
1116         unsigned ptepindex;
1117
1118         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1119
1120         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
1121                 return;
1122
1123         if (mpte == NULL) {
1124                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1125                 if ((mpte = pmap->pm_ptphint) != NULL &&
1126                     mpte->pindex == ptepindex &&
1127                     (mpte->flags & PG_BUSY) == 0) {
1128                         ; /* use mpte */
1129                 } else {
1130                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1131                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1132                         vm_page_wakeup(mpte);
1133                 }
1134         }
1135         pmap_unwire_pte(pmap, mpte, info);
1136 }
1137
1138 /*
1139  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1140  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1141  *
1142  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1143  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1144  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1145  *
1146  * No requirements.
1147  */
1148 void
1149 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1150 {
1151         pmap->pm_pdir =
1152                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1153         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1154         pmap->pm_count = 1;
1155         pmap->pm_active = 0;
1156         pmap->pm_cached = 0;
1157         pmap->pm_ptphint = NULL;
1158         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1159         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1160         spin_init(&pmap->pm_spin);
1161         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1162         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1167  * such as one in a vmspace structure.
1168  *
1169  * No requirements.
1170  */
1171 void
1172 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1173 {
1174         vm_page_t ptdpg;
1175
1176         /*
1177          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1178          * page directory table.
1179          */
1180         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1181                 pmap->pm_pdir =
1182                     (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1183         }
1184
1185         /*
1186          * Allocate an object for the ptes
1187          */
1188         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1189                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1190
1191         /*
1192          * Allocate the page directory page, unless we already have
1193          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1194          * already be set appropriately.
1195          */
1196         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1197                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1198                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1199                                      VM_ALLOC_ZERO);
1200                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1201                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1202                 vm_page_wire(ptdpg);
1203                 KKASSERT(ptdpg->valid == VM_PAGE_BITS_ALL);
1204                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1205                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1206         }
1207         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1208
1209         /* install self-referential address mapping entry */
1210         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1211                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1212
1213         pmap->pm_count = 1;
1214         pmap->pm_active = 0;
1215         pmap->pm_cached = 0;
1216         pmap->pm_ptphint = NULL;
1217         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1218         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1219         spin_init(&pmap->pm_spin);
1220         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1221         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1222         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1223 }
1224
1225 /*
1226  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1227  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1228  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1229  * of cleanup work to do here.
1230  *
1231  * No requirements.
1232  */
1233 void
1234 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1235 {
1236         vm_page_t p;
1237
1238         pmap_wait(pmap, -1);
1239         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1240         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1241                 KKASSERT(pmap->pm_pdir != NULL);
1242                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1243                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1244                 vm_page_unwire(p, 0);
1245                 vm_page_free_zero(p);
1246                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1247         }
1248         if (pmap->pm_pdir) {
1249                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1250                 pmap->pm_pdir = NULL;
1251         }
1252         if (pmap->pm_pteobj) {
1253                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1254                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1255         }
1256 }
1257
1258 /*
1259  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1260  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1261  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1262  * then copies the template.
1263  *
1264  * No requirements.
1265  */
1266 void
1267 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1268 {
1269         /*
1270          * XXX copies current process, does not fill in MPPTDI
1271          */
1272         spin_lock(&pmap_spin);
1273         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1274         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1275         spin_unlock(&pmap_spin);
1276 }
1277
1278 /*
1279  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1280  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1281  *
1282  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1283  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1284  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1285  *
1286  * The caller must hold vm_token.
1287  * This function can block regardless.
1288  */
1289 static int
1290 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1291 {
1292         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1293
1294         /*
1295          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1296          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1297          * might as well be placed directly into the zero queue.
1298          */
1299         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1300                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1301                 return 0;
1302         }
1303
1304         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1305         KKASSERT(pde[p->pindex]);
1306
1307         /*
1308          * page table page's wire_count must be 1.  Caller is the pmap
1309          * termination code which holds the pm_pteobj, there is a race
1310          * if someone else is trying to hold the VM object in order to
1311          * clean up a wire_count.
1312          */
1313         if (p->wire_count != 1)  {
1314                 if (pmap->pm_pteobj->hold_count <= 1)
1315                         panic("pmap_release: freeing wired page table page");
1316                 kprintf("pmap_release_free_page: unwire race detected\n");
1317                 vm_page_wakeup(p);
1318                 tsleep(p, 0, "pmapx", 1);
1319                 return 0;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * Remove the page table page from the processes address space.
1324          */
1325         pmap->pm_cached = 0;
1326         pde[p->pindex] = 0;
1327         --pmap->pm_stats.resident_count;
1328         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1329                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1330
1331         /*
1332          * We leave the page directory page cached, wired, and mapped in
1333          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1334          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1335          *
1336          * The pmap has already been removed from the pmap_list in the
1337          * PTDPTDI case.
1338          */
1339         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1340                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1341                 bzero(pde + MPPTDI, (NPDEPG - MPPTDI) * PTESIZE);
1342                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1343                 vm_page_wakeup(p);
1344         } else {
1345                 /*
1346                  * This case can occur if a pmap_unwire_pte() loses a race
1347                  * while the page is unbusied.
1348                  */
1349                 /*panic("pmap_release: page should already be gone %p", p);*/
1350                 vm_page_flag_clear(p, PG_MAPPED);
1351                 vm_page_unwire(p, 0);
1352                 vm_page_free_zero(p);
1353         }
1354         return 1;
1355 }
1356
1357 /*
1358  * This routine is called if the page table page is not mapped correctly.
1359  *
1360  * The caller must hold vm_token.
1361  */
1362 static vm_page_t
1363 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1364 {
1365         vm_offset_t ptepa;
1366         vm_page_t m;
1367
1368         /*
1369          * Find or fabricate a new pagetable page.  Setting VM_ALLOC_ZERO
1370          * will zero any new page and mark it valid.
1371          */
1372         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1373                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1374
1375         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1376                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1377
1378         /*
1379          * Increment the wire count for the page we will be returning to
1380          * the caller.
1381          */
1382         vm_page_wire(m);
1383
1384         /*
1385          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1386          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1387          * return the wired page.
1388          */
1389         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1390                 KKASSERT((ptepa & PG_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1391                 vm_page_wakeup(m);
1392                 return(m);
1393         }
1394
1395         /*
1396          * Map the pagetable page into the process address space, if
1397          * it isn't already there.
1398          *
1399          * NOTE: For safety clear pm_cached for all cpus including the
1400          *       current one when adding a PDE to the map.
1401          */
1402         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1403
1404         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1405         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1406                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1407         pmap->pm_cached = 0;
1408
1409         /*
1410          * Set the page table hint
1411          */
1412         pmap->pm_ptphint = m;
1413         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1414         vm_page_wakeup(m);
1415
1416         return m;
1417 }
1418
1419 /*
1420  * Allocate a page table entry for a va.
1421  *
1422  * The caller must hold vm_token.
1423  */
1424 static vm_page_t
1425 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1426 {
1427         unsigned ptepindex;
1428         vm_offset_t ptepa;
1429         vm_page_t mpte;
1430
1431         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1432
1433         /*
1434          * Calculate pagetable page index
1435          */
1436         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1437
1438         /*
1439          * Get the page directory entry
1440          */
1441         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1442
1443         /*
1444          * This supports switching from a 4MB page to a
1445          * normal 4K page.
1446          */
1447         if (ptepa & PG_PS) {
1448                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1449                 ptepa = 0;
1450                 smp_invltlb();
1451                 cpu_invltlb();
1452         }
1453
1454         /*
1455          * If the page table page is mapped, we just increment the
1456          * wire count, and activate it.
1457          */
1458         if (ptepa) {
1459                 /*
1460                  * In order to get the page table page, try the
1461                  * hint first.
1462                  */
1463                 if ((mpte = pmap->pm_ptphint) != NULL &&
1464                     (mpte->pindex == ptepindex) &&
1465                     (mpte->flags & PG_BUSY) == 0) {
1466                         vm_page_wire_quick(mpte);
1467                 } else {
1468                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1469                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1470                         vm_page_wire_quick(mpte);
1471                         vm_page_wakeup(mpte);
1472                 }
1473                 return mpte;
1474         }
1475         /*
1476          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1477          */
1478         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1479 }
1480
1481
1482 /***************************************************
1483  * Pmap allocation/deallocation routines.
1484  ***************************************************/
1485
1486 /*
1487  * Release any resources held by the given physical map.
1488  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1489  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1490  *
1491  * Caller must hold pmap->pm_token
1492  */
1493 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1494
1495 void
1496 pmap_release(struct pmap *pmap)
1497 {
1498         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1499         struct rb_vm_page_scan_info info;
1500
1501         KASSERT(pmap->pm_active == 0,
1502                 ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1503 #if defined(DIAGNOSTIC)
1504         if (object->ref_count != 1)
1505                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1506 #endif
1507         
1508         info.pmap = pmap;
1509         info.object = object;
1510
1511         spin_lock(&pmap_spin);
1512         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1513         spin_unlock(&pmap_spin);
1514
1515         vm_object_hold(object);
1516         do {
1517                 info.error = 0;
1518                 info.mpte = NULL;
1519                 info.limit = object->generation;
1520
1521                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1522                                         pmap_release_callback, &info);
1523                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1524                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1525                                 info.error = 1;
1526                 }
1527         } while (info.error);
1528         vm_object_drop(object);
1529
1530         pmap->pm_cached = 0;
1531 }
1532
1533 /*
1534  * The caller must hold vm_token.
1535  */
1536 static int
1537 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1538 {
1539         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1540
1541         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1542                 info->mpte = p;
1543                 return(0);
1544         }
1545         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1546                 info->error = 1;
1547                 return(-1);
1548         }
1549         if (info->object->generation != info->limit) {
1550                 info->error = 1;
1551                 return(-1);
1552         }
1553         return(0);
1554 }
1555
1556 /*
1557  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1558  *
1559  * No requirements.
1560  */
1561 void
1562 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1563 {
1564         vm_offset_t addr = kend;
1565         struct pmap *pmap;
1566         vm_offset_t ptppaddr;
1567         vm_page_t nkpg;
1568         pd_entry_t newpdir;
1569
1570         vm_object_hold(kptobj);
1571         if (kernel_vm_end == 0) {
1572                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1573                 nkpt = 0;
1574                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1575                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1576                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1577                         nkpt++;
1578                 }
1579         }
1580         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1581         while (kernel_vm_end < addr) {
1582                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1583                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1584                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1585                         continue;
1586                 }
1587
1588                 /*
1589                  * This index is bogus, but out of the way
1590                  */
1591                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt, VM_ALLOC_NORMAL |
1592                                                    VM_ALLOC_SYSTEM |
1593                                                    VM_ALLOC_INTERRUPT);
1594                 if (nkpg == NULL)
1595                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1596
1597                 vm_page_wire(nkpg);
1598                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1599                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1600                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1601                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1602                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1603                 nkpt++;
1604
1605                 /*
1606                  * This update must be interlocked with pmap_pinit2.
1607                  */
1608                 spin_lock(&pmap_spin);
1609                 TAILQ_FOREACH(pmap, &pmap_list, pm_pmnode) {
1610                         *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1611                 }
1612                 spin_unlock(&pmap_spin);
1613                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1614                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1615         }
1616         vm_object_drop(kptobj);
1617 }
1618
1619 /*
1620  * Add a reference to the specified pmap.
1621  *
1622  * No requirements.
1623  */
1624 void
1625 pmap_reference(pmap_t pmap)
1626 {
1627         if (pmap) {
1628                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1629                 ++pmap->pm_count;
1630                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1631         }
1632 }
1633
1634 /*
1635  * vm_token must be held
1636  */
1637 static
1638 void
1639 pmap_hold(pmap_t pmap)
1640 {
1641         ++pmap->pm_count;
1642 }
1643
1644 /*
1645  * vm_token must be held
1646  */
1647 static
1648 void
1649 pmap_drop(pmap_t pmap)
1650 {
1651         --pmap->pm_count;
1652         if (pmap->pm_count == (int)0x80000000)
1653                 wakeup(pmap);
1654 }
1655
1656 static
1657 void
1658 pmap_wait(pmap_t pmap, int count)
1659 {
1660         lwkt_gettoken(&vm_token);
1661         pmap->pm_count += count;
1662         if (pmap->pm_count & 0x7FFFFFFF) {
1663                 while (pmap->pm_count & 0x7FFFFFFF) {
1664                         pmap->pm_count |= 0x80000000;
1665                         tsleep(pmap, 0, "pmapd", 0);
1666                         pmap->pm_count &= ~0x80000000;
1667                         kprintf("pmap_wait: race averted\n");
1668                 }
1669         }
1670         lwkt_reltoken(&vm_token);
1671 }
1672
1673 /***************************************************
1674  * page management routines.
1675  ***************************************************/
1676
1677 /*
1678  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1679  * called from an interrupt.
1680  *
1681  * The caller must hold vm_token.
1682  */
1683 static PMAP_INLINE void
1684 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1685 {
1686         struct mdglobaldata *gd;
1687
1688 #ifdef PMAP_DEBUG
1689         KKASSERT(pv->pv_m != NULL);
1690         pv->pv_m = NULL;
1691 #endif
1692         gd = mdcpu;
1693         pv_entry_count--;
1694         if (gd->gd_freepv == NULL)
1695                 gd->gd_freepv = pv;
1696         else
1697                 zfree(pvzone, pv);
1698 }
1699
1700 /*
1701  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1702  * when needed.  This function may be called from an interrupt thread.
1703  *
1704  * THIS FUNCTION CAN BLOCK ON THE ZALLOC TOKEN, serialization of other
1705  * tokens (aka vm_token) to be temporarily lost.
1706  *
1707  * The caller must hold vm_token.
1708  */
1709 static pv_entry_t
1710 get_pv_entry(void)
1711 {
1712         struct mdglobaldata *gd;
1713         pv_entry_t pv;
1714
1715         pv_entry_count++;
1716         if (pv_entry_high_water &&
1717             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1718             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1719                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1720                 wakeup (&vm_pages_needed);
1721         }
1722         gd = mdcpu;
1723         if ((pv = gd->gd_freepv) != NULL)
1724                 gd->gd_freepv = NULL;
1725         else
1726                 pv = zalloc(pvzone);
1727         return pv;
1728 }
1729
1730 /*
1731  * This routine is very drastic, but can save the system
1732  * in a pinch.
1733  *
1734  * No requirements.
1735  */
1736 void
1737 pmap_collect(void)
1738 {
1739         int i;
1740         vm_page_t m;
1741         static int warningdone=0;
1742
1743         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1744                 return;
1745         lwkt_gettoken(&vm_token);
1746         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1747
1748         if (warningdone < 5) {
1749                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- "
1750                         "suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1751                 warningdone++;
1752         }
1753
1754         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1755                 m = &vm_page_array[i];
1756                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1757                         continue;
1758                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1759                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1760                                 pmap_remove_all(m);
1761                         }
1762                         vm_page_wakeup(m);
1763                 }
1764         }
1765         lwkt_reltoken(&vm_token);
1766 }
1767         
1768
1769 /*
1770  * Remove the pv entry and unwire the page table page related to the
1771  * pte the caller has cleared from the page table.
1772  *
1773  * The caller must hold vm_token.
1774  */
1775 static void
1776 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
1777                   vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1778 {
1779         pv_entry_t pv;
1780
1781         /*
1782          * Cannot block
1783          */
1784         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(&vm_token);
1785         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1786                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1787                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1788                                 break;
1789                 }
1790         } else {
1791                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1792 #ifdef PMAP_DEBUG
1793                         KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
1794 #endif
1795                         if (va == pv->pv_va)
1796                                 break;
1797                 }
1798         }
1799         KKASSERT(pv);
1800
1801         /*
1802          * Cannot block
1803          */
1804         test_m_maps_pv(m, pv);
1805         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1806         m->md.pv_list_count--;
1807         if (m->object)
1808                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1809         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1810                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1811         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1812         ++pmap->pm_generation;
1813
1814         /*
1815          * This can block.
1816          */
1817         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1818         pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1819         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1820         free_pv_entry(pv);
1821 }
1822
1823 /*
1824  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).
1825  *
1826  * The caller must hold vm_token.
1827  */
1828 static void
1829 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, pv_entry_t pv, vm_offset_t va,
1830                   vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1831 {
1832 #ifdef PMAP_DEBUG
1833         KKASSERT(pv->pv_m == NULL);
1834         pv->pv_m = m;
1835 #endif
1836         pv->pv_va = va;
1837         pv->pv_pmap = pmap;
1838         pv->pv_ptem = mpte;
1839
1840         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1841         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1842         ++pmap->pm_generation;
1843         m->md.pv_list_count++;
1844         if (m->object)
1845                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1846 }
1847
1848 /*
1849  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process.
1850  *
1851  * The caller must hold vm_token.
1852  *
1853  * WARNING! As with most other pmap functions this one can block, so
1854  *          callers using temporary page table mappings must reload
1855  *          them.
1856  */
1857 static void
1858 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1859                 pmap_inval_info_t info)
1860 {
1861         unsigned oldpte;
1862         vm_page_t m;
1863
1864         ptbase_assert(pmap);
1865         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
1866         ptbase_assert(pmap);
1867         oldpte = loadandclear(ptq);
1868         if (oldpte & PG_W)
1869                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1870         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1871         KKASSERT(oldpte & PG_V);
1872         /*
1873          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1874          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1875          * the SMP case.
1876          */
1877         if (oldpte & PG_G)
1878                 cpu_invlpg((void *)va);
1879         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1880         --pmap->pm_stats.resident_count;
1881         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1882                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1883                 if (oldpte & PG_M) {
1884 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1885                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1886                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1887                                         "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
1888                                         (void *)va, (long)oldpte);
1889                         }
1890 #endif
1891                         if (pmap_track_modified(va))
1892                                 vm_page_dirty(m);
1893                 }
1894                 if (oldpte & PG_A)
1895                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1896                 pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1897         } else {
1898                 pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1899         }
1900 }
1901
1902 /*
1903  * Remove a single page from a process address space.
1904  *
1905  * The caller must hold vm_token.
1906  */
1907 static void
1908 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1909 {
1910         unsigned *ptq;
1911
1912         /*
1913          * If there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1914          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1915          */
1916         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1917                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1918                 if (*ptq) {
1919                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1920                         /* ptq invalid */
1921                 }
1922         }
1923 }
1924
1925 /*
1926  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1927  *
1928  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the page
1929  * size.
1930  *
1931  * No requirements.
1932  */
1933 void
1934 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1935 {
1936         unsigned *ptbase;
1937         vm_offset_t pdnxt;
1938         vm_offset_t ptpaddr;
1939         vm_offset_t sindex, eindex;
1940         struct pmap_inval_info info;
1941
1942         if (pmap == NULL)
1943                 return;
1944
1945         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1946         lwkt_gettoken(&vm_token);
1947         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1948                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1949                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1950                 return;
1951         }
1952
1953         pmap_inval_init(&info);
1954
1955         /*
1956          * special handling of removing one page.  a very
1957          * common operation and easy to short circuit some
1958          * code.
1959          */
1960         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1961                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1962                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1963                 pmap_inval_done(&info);
1964                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1965                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1966                 return;
1967         }
1968
1969         /*
1970          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1971          * worked with.
1972          */
1973         sindex = i386_btop(sva);
1974         eindex = i386_btop(eva);
1975
1976         while (sindex < eindex) {
1977                 unsigned pdirindex;
1978
1979                 /*
1980                  * Stop scanning if no pages are left
1981                  */
1982                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1983                         break;
1984
1985                 /*
1986                  * Calculate index for next page table, limited by eindex.
1987                  */
1988                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1989                 if (pdnxt > eindex)
1990                         pdnxt = eindex;
1991
1992                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1993                 ptpaddr = (unsigned)pmap->pm_pdir[pdirindex];
1994                 if (ptpaddr & PG_PS) {
1995                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
1996                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1997                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1998                         pmap->pm_cached = 0;
1999                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2000                         sindex = pdnxt;
2001                         continue;
2002                 }
2003
2004                 /*
2005                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2006                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2007                  */
2008                 if (ptpaddr == 0) {
2009                         sindex = pdnxt;
2010                         continue;
2011                 }
2012
2013                 /*
2014                  * Sub-scan the page table page.  pmap_remove_pte() can
2015                  * block on us, invalidating ptbase, so we must reload
2016                  * ptbase and we must also check whether the page directory
2017                  * page is still present.
2018                  */
2019                 while (sindex < pdnxt) {
2020                         vm_offset_t va;
2021
2022                         ptbase = get_ptbase(pmap);
2023                         if (ptbase[sindex]) {
2024                                 va = i386_ptob(sindex);
2025                                 pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex,
2026                                                 va, &info);
2027                         }
2028                         if (pmap->pm_pdir[pdirindex] == 0 ||
2029                             (pmap->pm_pdir[pdirindex] & PG_PS)) {
2030                                 break;
2031                         }
2032                         ++sindex;
2033                 }
2034         }
2035         pmap_inval_done(&info);
2036         lwkt_reltoken(&vm_token);
2037         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2042  * Reflects back modify bits to the pager.
2043  *
2044  * vm_token must be held by caller.
2045  */
2046 static void
2047 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2048 {
2049         struct pmap_inval_info info;
2050         unsigned *pte, tpte;
2051         pv_entry_t pv;
2052         pmap_t pmap;
2053
2054         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2055                 return;
2056
2057         pmap_inval_init(&info);
2058         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2059                 pmap = pv->pv_pmap;
2060                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2061                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2062                 pmap_hold(pmap);
2063
2064                 pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
2065                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
2066                 tpte = loadandclear(pte);
2067                 if (tpte & PG_W)
2068                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2069                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2070                 if (tpte & PG_A)
2071                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2072                 KKASSERT(PHYS_TO_VM_PAGE(tpte) == m);
2073
2074                 /*
2075                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2076                  */
2077                 if (tpte & PG_M) {
2078 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2079                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
2080                                 kprintf("pmap_remove_all: modified page "
2081                                         "not writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2082                                         (void *)pv->pv_va, (long)tpte);
2083                         }
2084 #endif
2085                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2086                                 vm_page_dirty(m);
2087                 }
2088 #ifdef PMAP_DEBUG
2089                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
2090 #endif
2091                 KKASSERT(pv == TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list));
2092                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2093                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2094                 ++pmap->pm_generation;
2095                 m->md.pv_list_count--;
2096                 if (m->object)
2097                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2098                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2099                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2100                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2101                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2102                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2103                 free_pv_entry(pv);
2104                 pmap_drop(pmap);
2105         }
2106         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2107         pmap_inval_done(&info);
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Set the physical protection on the specified range of this map
2112  * as requested.
2113  *
2114  * No requirements.
2115  */
2116 void
2117 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2118 {
2119         unsigned *ptbase;
2120         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
2121         vm_pindex_t sindex, eindex;
2122         pmap_inval_info info;
2123
2124         if (pmap == NULL)
2125                 return;
2126
2127         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2128                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2129                 return;
2130         }
2131
2132         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2133                 return;
2134
2135         lwkt_gettoken(&vm_token);
2136         pmap_inval_init(&info);
2137
2138         ptbase = get_ptbase(pmap);
2139
2140         sindex = i386_btop(sva);
2141         eindex = i386_btop(eva);
2142
2143         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
2144                 unsigned pdirindex;
2145
2146                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
2147
2148                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
2149                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
2150                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2151                         pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
2152                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2153                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2154                         continue;
2155                 }
2156
2157                 /*
2158                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2159                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2160                  */
2161                 if (ptpaddr == 0)
2162                         continue;
2163
2164                 if (pdnxt > eindex) {
2165                         pdnxt = eindex;
2166                 }
2167
2168                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
2169                         unsigned pbits;
2170                         unsigned cbits;
2171                         vm_page_t m;
2172
2173                         /*
2174                          * XXX non-optimal.
2175                          */
2176                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
2177 again:
2178                         pbits = ptbase[sindex];
2179                         cbits = pbits;
2180
2181                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2182                                 m = NULL;
2183                                 if (pbits & PG_A) {
2184                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2185                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2186                                         cbits &= ~PG_A;
2187                                 }
2188                                 if (pbits & PG_M) {
2189                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
2190                                                 if (m == NULL)
2191                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
2192                                                 vm_page_dirty(m);
2193                                                 cbits &= ~PG_M;
2194                                         }
2195                                 }
2196                         }
2197                         cbits &= ~PG_RW;
2198                         if (pbits != cbits &&
2199                             !atomic_cmpset_int(ptbase + sindex, pbits, cbits)) {
2200                                 goto again;
2201                         }
2202                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2203                 }
2204         }
2205         pmap_inval_done(&info);
2206         lwkt_reltoken(&vm_token);
2207 }
2208
2209 /*
2210  * Insert the given physical page (p) at the specified virtual address (v)
2211  * in the target physical map with the protection requested.
2212  *
2213  * If specified, the page will be wired down, meaning that the related pte
2214  * cannot be reclaimed.
2215  *
2216  * No requirements.
2217  */
2218 void
2219 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2220            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
2221 {
2222         vm_paddr_t pa;
2223         unsigned *pte;
2224         vm_paddr_t opa;
2225         vm_offset_t origpte, newpte;
2226         vm_page_t mpte;
2227         pmap_inval_info info;
2228         pv_entry_t pv;
2229
2230         if (pmap == NULL)
2231                 return;
2232
2233         va &= PG_FRAME;
2234 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2235         if (va >= KvaEnd)
2236                 panic("pmap_enter: toobig");
2237         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS)) {
2238                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page "
2239                       "table pages (va: %p)", (void *)va);
2240         }
2241 #endif
2242         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2243                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2244                 print_backtrace(-1);
2245         }
2246         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2247                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2248                 print_backtrace(-1);
2249         }
2250
2251         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2252         lwkt_gettoken(&vm_token);
2253
2254         /*
2255          * This can block, get it before we do anything important.
2256          */
2257         if (pmap_initialized &&
2258             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2259                 pv = get_pv_entry();
2260         } else {
2261                 pv = NULL;
2262         }
2263
2264         /*
2265          * In the case that a page table page is not
2266          * resident, we are creating it here.
2267          */
2268         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2269                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2270         else
2271                 mpte = NULL;
2272
2273         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2274                 pmap_inval_init(&info);
2275         pte = pmap_pte(pmap, va);
2276
2277         /*
2278          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
2279          */
2280         if (pte == NULL) {
2281                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=0x%lx, va=%p",
2282                      (long)pmap->pm_pdir[PTDPTDI], (void *)va);
2283         }
2284
2285         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
2286         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2287         opa = origpte & PG_FRAME;
2288
2289         if (origpte & PG_PS)
2290                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
2291
2292         /*
2293          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2294          */
2295         if (origpte && (opa == pa)) {
2296                 /*
2297                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2298                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2299                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2300                  * the PT page will be also.
2301                  */
2302                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2303                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2304                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2305                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2306
2307 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2308                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
2309                         kprintf("pmap_enter: modified page not "
2310                                 "writable: va: %p, pte: 0x%lx\n",
2311                                 (void *)va, (long )origpte);
2312                 }
2313 #endif
2314
2315                 /*
2316                  * We might be turning off write access to the page,
2317                  * so we go ahead and sense modify status.
2318                  */
2319                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2320                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2321                                 vm_page_t om;
2322                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2323                                 vm_page_dirty(om);
2324                         }
2325                         pa |= PG_MANAGED;
2326                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2327                 }
2328                 goto validate;
2329         } 
2330         /*
2331          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2332          * handle validating new mapping.
2333          *
2334          * Since we have a ref on the page directory page pmap_pte()
2335          * will always return non-NULL.
2336          *
2337          * NOTE: pmap_remove_pte() can block and cause the temporary ptbase
2338          *       to get wiped.  reload the ptbase.  I'm not sure if it is
2339          *       also possible to race another pmap_enter() but check for
2340          *       that case too.
2341          */
2342         while (opa) {
2343                 KKASSERT((origpte & PG_FRAME) ==
2344                          (*(vm_offset_t *)pte & PG_FRAME));
2345                 pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2346                 pte = pmap_pte(pmap, va);
2347                 origpte = *(vm_offset_t *)pte;
2348                 opa = origpte & PG_FRAME;
2349                 if (opa) {
2350                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2351                                 pmap, (void *)va);
2352                 }
2353         }
2354
2355         /*
2356          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2357          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2358          * called at interrupt time.
2359          */
2360         if (pmap_initialized && 
2361             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2362                 pmap_insert_entry(pmap, pv, va, mpte, m);
2363                 pv = NULL;
2364                 ptbase_assert(pmap);
2365                 pa |= PG_MANAGED;
2366                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2367         }
2368
2369         /*
2370          * Increment counters
2371          */
2372         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2373         if (wired)
2374                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2375         KKASSERT(*pte == 0);
2376
2377 validate:
2378         /*
2379          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2380          */
2381         ptbase_assert(pmap);
2382         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2383
2384         if (wired)
2385                 newpte |= PG_W;
2386         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
2387                 newpte |= PG_U;
2388         if (pmap == &kernel_pmap)
2389                 newpte |= pgeflag;
2390
2391         /*
2392          * If the mapping or permission bits are different, we need
2393          * to update the pte.  If the pte is already present we have
2394          * to get rid of the extra wire-count on mpte we had obtained
2395          * above.
2396          *
2397          * mpte has a new wire_count, which also serves to prevent the
2398          * page table page from getting ripped out while we work.  If we
2399          * are modifying an existing pte instead of installing a new one
2400          * we have to drop it.
2401          */
2402         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2403                 if (prot & VM_PROT_NOSYNC)
2404                         cpu_invlpg((void *)va);
2405                 else
2406                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
2407                 ptbase_assert(pmap);
2408
2409                 if (*pte) {
2410                         KKASSERT((*pte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME));
2411                         if (vm_page_unwire_quick(mpte))
2412                                 panic("pmap_enter: Insufficient wire_count");
2413                 }
2414
2415                 *pte = newpte | PG_A;
2416                 if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2417                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2418                 if (newpte & PG_RW)
2419                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2420         } else {
2421                 if (*pte) {
2422                         KKASSERT((*pte & PG_FRAME) == (newpte & PG_FRAME));
2423                         if (vm_page_unwire_quick(mpte))
2424                                 panic("pmap_enter: Insufficient wire_count");
2425                 }
2426         }
2427
2428         /*
2429          * NOTE: mpte invalid after this point if we block.
2430          */
2431         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2432         if ((prot & VM_PROT_NOSYNC) == 0)
2433                 pmap_inval_done(&info);
2434         if (pv)
2435                 free_pv_entry(pv);
2436         lwkt_reltoken(&vm_token);
2437         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2438 }
2439
2440 /*
2441  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2442  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2443  * VA.
2444  *
2445  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2446  *
2447  * No requirements.
2448  */
2449 void
2450 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2451 {
2452         unsigned *pte;
2453         vm_paddr_t pa;
2454         vm_page_t mpte;
2455         unsigned ptepindex;
2456         vm_offset_t ptepa;
2457         pmap_inval_info info;
2458         pv_entry_t pv;
2459
2460         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2461         lwkt_gettoken(&vm_token);
2462
2463         /*
2464          * This can block, get it before we do anything important.
2465          */
2466         if (pmap_initialized &&
2467             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2468                 pv = get_pv_entry();
2469         } else {
2470                 pv = NULL;
2471         }
2472
2473         pmap_inval_init(&info);
2474
2475         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2476                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2477                 print_backtrace(-1);
2478         }
2479         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2480                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2481                 print_backtrace(-1);
2482         }
2483
2484         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2485
2486         /*
2487          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2488          *
2489          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2490          * section following.
2491          */
2492         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2493                 /*
2494                  * Calculate pagetable page index
2495                  */
2496                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2497
2498                 do {
2499                         /*
2500                          * Get the page directory entry
2501                          */
2502                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2503
2504                         /*
2505                          * If the page table page is mapped, we just increment
2506                          * the wire count, and activate it.
2507                          */
2508                         if (ptepa) {
2509                                 if (ptepa & PG_PS)
2510                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2511                                 if ((mpte = pmap->pm_ptphint) != NULL &&
2512                                     (mpte->pindex == ptepindex) &&
2513                                     (mpte->flags & PG_BUSY) == 0) {
2514                                         vm_page_wire_quick(mpte);
2515                                 } else {
2516                                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
2517                                                                 ptepindex);
2518                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2519                                         vm_page_wire_quick(mpte);
2520                                         vm_page_wakeup(mpte);
2521                                 }
2522                         } else {
2523                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2524                         }
2525                 } while (mpte == NULL);
2526         } else {
2527                 mpte = NULL;
2528                 /* this code path is not yet used */
2529         }
2530
2531         /*
2532          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2533          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2534          * we do not disturb it.
2535          */
2536         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2537         if (*pte) {
2538                 KKASSERT(*pte & PG_V);
2539                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2540                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2541                 pmap_inval_done(&info);
2542                 if (mpte)
2543                         pmap_unwire_pte(pmap, mpte, &info);
2544                 if (pv) {
2545                         free_pv_entry(pv);
2546                         /* pv = NULL; */
2547                 }
2548                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2549                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2550                 return;
2551         }
2552
2553         /*
2554          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2555          */
2556         if (pmap_initialized &&
2557             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2558                 pmap_insert_entry(pmap, pv, va, mpte, m);
2559                 pv = NULL;
2560                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2561         }
2562
2563         /*
2564          * Increment counters
2565          */
2566         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2567
2568         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2569
2570         /*
2571          * Now validate mapping with RO protection
2572          */
2573         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2574                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2575         else
2576                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2577 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2578         pmap_inval_done(&info);
2579         if (pv) {
2580                 free_pv_entry(pv);
2581                 /* pv = NULL; */
2582         }
2583         lwkt_reltoken(&vm_token);
2584         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2585 }
2586
2587 /*
2588  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2589  * to be used for panic dumps.
2590  *
2591  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2592  *
2593  * No requirements.
2594  */
2595 void *
2596 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2597 {
2598         pmap_kenter_quick((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2599         return ((void *)crashdumpmap);
2600 }
2601
2602 #define MAX_INIT_PT (96)
2603
2604 /*
2605  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2606  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2607  * immediately after an mmap.
2608  *
2609  * No requirements.
2610  */
2611 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2612
2613 void
2614 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2615                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2616                     vm_size_t size, int limit)
2617 {
2618         struct rb_vm_page_scan_info info;
2619         struct lwp *lp;
2620         int psize;
2621
2622         /*
2623          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2624          * or object.
2625          */
2626         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2627                 return;
2628
2629         /*
2630          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2631          */
2632         lp = curthread->td_lwp;
2633         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2634                 return;
2635
2636         psize = i386_btop(size);
2637
2638         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2639                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2640                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2641                 return;
2642         }
2643
2644         if (psize + pindex > object->size) {
2645                 if (object->size < pindex)
2646                         return;           
2647                 psize = object->size - pindex;
2648         }
2649
2650         if (psize == 0)
2651                 return;
2652
2653         /*
2654          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2655          * any valid pages found into the pmap.
2656          *
2657          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2658          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2659          */
2660         info.start_pindex = pindex;
2661         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2662         info.limit = limit;
2663         info.mpte = NULL;
2664         info.addr = addr;
2665         info.pmap = pmap;
2666
2667         vm_object_hold(object);
2668         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2669                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2670         vm_object_drop(object);
2671 }
2672
2673 /*
2674  * The caller must hold vm_token.
2675  */
2676 static
2677 int
2678 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2679 {
2680         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2681         vm_pindex_t rel_index;
2682         /*
2683          * don't allow an madvise to blow away our really
2684          * free pages allocating pv entries.
2685          */
2686         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2687                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2688                     return(-1);
2689         }
2690
2691         /*
2692          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2693          * busy (while holding the object token).
2694          */
2695         if (p->flags & PG_MARKER)
2696                 return 0;
2697         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2698                 return 0;
2699         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2700             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2701                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2702                         vm_page_deactivate(p);
2703                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2704                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2705                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2706         }
2707         vm_page_wakeup(p);
2708         return(0);
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2713  * pre-fault the specified address.
2714  *
2715  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2716  * pte is already loaded into the slot.
2717  *
2718  * No requirements.
2719  */
2720 int
2721 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2722 {
2723         unsigned *pte;
2724         int ret;
2725
2726         lwkt_gettoken(&vm_token);
2727         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2728                 ret = 0;
2729         } else {
2730                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2731                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2732         }
2733         lwkt_reltoken(&vm_token);
2734         return(ret);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Change the wiring attribute for a map/virtual-adderss pair.  The mapping
2739  * must already exist.
2740  *
2741  * No requirements.
2742  */
2743 void
2744 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
2745                    vm_map_entry_t entry __unused)
2746 {
2747         unsigned *pte;
2748
2749         if (pmap == NULL)
2750                 return;
2751
2752         lwkt_gettoken(&vm_token);
2753         pte = pmap_pte(pmap, va);
2754
2755         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2756                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2757         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2758                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2759
2760         /*
2761          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2762          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2763          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2764          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2765          * wiring changes.
2766          */
2767 #ifdef SMP
2768         if (wired)
2769                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2770         else
2771                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2772 #else
2773         if (wired)
2774                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2775         else
2776                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2777 #endif
2778         lwkt_reltoken(&vm_token);
2779 }
2780
2781 /*
2782  * Copy the range specified by src_addr/len from the source map to the
2783  * range dst_addr/len in the destination map.
2784  *
2785  * This routine is only advisory and need not do anything.
2786  *
2787  * No requirements.
2788  */
2789 void
2790 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2791           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2792 {
2793         /* does nothing */
2794 }       
2795
2796 /*
2797  * Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2798  * contents.
2799  *
2800  * No requirements.
2801  */
2802 void
2803 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2804 {
2805         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2806
2807         crit_enter();
2808         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2809                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2810         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2811                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2812         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2813         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2814         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2815         crit_exit();
2816 }
2817
2818 /*
2819  * Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2820  *
2821  * No requirements.
2822  */
2823 void
2824 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2825 {
2826         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2827         int i;
2828
2829         crit_enter();
2830         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2831                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2832         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2833                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2834         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2835         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2836             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2837                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!",
2838                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2839             }
2840         }
2841         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2842         crit_exit();
2843 }
2844
2845 /*
2846  * Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2847  * its contents with bzero.
2848  *
2849  * off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2850  *
2851  * No requirements.
2852  */
2853 void
2854 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2855 {
2856         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2857
2858         crit_enter();
2859         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2860                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2861         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2862         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2863         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2864         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2865         crit_exit();
2866 }
2867
2868 /*
2869  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2870  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2871  * is required.
2872  *
2873  * No requirements.
2874  */
2875 void
2876 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2877 {
2878         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2879
2880         crit_enter();
2881         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2882                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2883         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2884                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2885
2886         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2887         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2888
2889         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2890         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2891
2892         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2893
2894         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2895         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2896         crit_exit();
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2901  * This function may be called from an interrupt.  No locking
2902  * is required.
2903  *
2904  * No requirements.
2905  */
2906 void
2907 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2908 {
2909         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2910
2911         crit_enter();
2912         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2913                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2914         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2915                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2916
2917         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2918         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2919
2920         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2921         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2922
2923         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2924               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2925               bytes);
2926
2927         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2928         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2929         crit_exit();
2930 }
2931
2932 /*
2933  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2934  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2935  * be changed upwards or downwards in the future; it
2936  * is only necessary that true be returned for a small
2937  * subset of pmaps for proper page aging.
2938  *
2939  * No requirements.
2940  */
2941 boolean_t
2942 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2943 {
2944         pv_entry_t pv;
2945         int loops = 0;
2946
2947         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2948                 return FALSE;
2949
2950         lwkt_gettoken(&vm_token);
2951         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2952                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2953                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2954                         return TRUE;
2955                 }
2956                 loops++;
2957                 if (loops >= 16)
2958                         break;
2959         }
2960         lwkt_reltoken(&vm_token);
2961         return (FALSE);
2962 }
2963
2964 /*
2965  * Remove all pages from specified address space
2966  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2967  * is special cased for current process only, but
2968  * can have the more generic (and slightly slower)
2969  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2970  * in the case of running down an entire address space.
2971  *
2972  * No requirements.
2973  */
2974 void
2975 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2976 {
2977         struct lwp *lp;
2978         unsigned *pte, tpte;
2979         pv_entry_t pv, npv;
2980         vm_page_t m;
2981         pmap_inval_info info;
2982         int iscurrentpmap;
2983         int32_t save_generation;
2984
2985         lp = curthread->td_lwp;
2986         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2987                 iscurrentpmap = 1;
2988         else
2989                 iscurrentpmap = 0;
2990
2991         if (pmap->pm_pteobj)
2992                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2993         lwkt_gettoken(&vm_token);
2994         pmap_inval_init(&info);
2995
2996         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2997                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2998                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2999                         continue;
3000                 }
3001
3002                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3003
3004                 if (iscurrentpmap)
3005                         pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
3006                 else
3007                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3008                 KKASSERT(*pte);
3009                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
3010
3011                 /*
3012                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3013                  * at this time
3014                  */
3015                 if (*pte & PG_W) {
3016                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3017                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3018                         continue;
3019                 }
3020                 KKASSERT(*pte);
3021                 tpte = loadandclear(pte);
3022                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3023
3024                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
3025                 test_m_maps_pv(m, pv);
3026
3027                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3028                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
3029
3030                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3031                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3032
3033                 /*
3034                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3035                  */
3036                 if (tpte & PG_M) {
3037                         vm_page_dirty(m);
3038                 }
3039
3040                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3041 #ifdef PMAP_DEBUG
3042                 KKASSERT(pv->pv_m == m);
3043                 KKASSERT(pv->pv_pmap == pmap);
3044 #endif
3045                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3046                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3047
3048                 m->md.pv_list_count--;
3049                 if (m->object)
3050                         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
3051                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3052                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3053                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3054
3055                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
3056                 free_pv_entry(pv);
3057
3058                 /*
3059                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3060                  * calls and other removals were made.
3061                  */
3062                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3063                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3064                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3065                 }
3066         }
3067         pmap_inval_done(&info);
3068         lwkt_reltoken(&vm_token);
3069         if (pmap->pm_pteobj)
3070                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
3071 }
3072
3073 /*
3074  * pmap_testbit tests bits in pte's
3075  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
3076  * and a lot of things compile-time evaluate.
3077  *
3078  * The caller must hold vm_token.
3079  */
3080 static boolean_t
3081 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3082 {
3083         pv_entry_t pv;
3084         unsigned *pte;
3085
3086         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3087                 return FALSE;
3088
3089         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3090                 return FALSE;
3091
3092         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3093                 /*
3094                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3095                  * mark clean_map and ptes as never
3096                  * modified.
3097                  */
3098                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3099                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3100                                 continue;
3101                 }
3102
3103 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3104                 if (!pv->pv_pmap) {
3105                         kprintf("Null pmap (tb) at va: %p\n",
3106                                 (void *)pv->pv_va);
3107                         continue;
3108                 }
3109 #endif
3110                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3111                 if (*pte & bit) {
3112                         return TRUE;
3113                 }
3114         }
3115         return (FALSE);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * This routine is used to modify bits in ptes
3120  *
3121  * The caller must hold vm_token.
3122  */
3123 static __inline void
3124 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3125 {
3126         struct pmap_inval_info info;
3127         pv_entry_t pv;
3128         unsigned *pte;
3129         unsigned pbits;
3130
3131         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3132                 return;
3133
3134         pmap_inval_init(&info);
3135
3136         /*
3137          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3138          * setting RO do we need to clear the VAC?
3139          */
3140         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3141                 /*
3142                  * don't write protect pager mappings
3143                  */
3144                 if (bit == PG_RW) {
3145                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3146                                 continue;
3147                 }
3148
3149 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3150                 if (!pv->pv_pmap) {
3151                         kprintf("Null pmap (cb) at va: %p\n",
3152                                 (void *)pv->pv_va);
3153                         continue;
3154                 }
3155 #endif
3156
3157                 /*
3158                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3159                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3160                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3161                  *
3162                  * We do not have to force synchronization when clearing
3163                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3164                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3165                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3166                  */
3167                 if (bit & PG_RW)
3168                         pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3169                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3170 again:
3171                 pbits = *pte;
3172                 if (pbits & bit) {
3173                         if (bit == PG_RW) {
3174                                 if (pbits & PG_M) {
3175                                         vm_page_dirty(m);
3176                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
3177                                 } else {
3178                                         /*
3179                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3180                                          * simultaniously with our clearing
3181                                          * of PG_RW.
3182                                          */
3183                                         if (!atomic_cmpset_int(pte, pbits,
3184                                                                pbits & ~PG_RW))
3185                                                 goto again;
3186                                 }
3187                         } else if (bit == PG_M) {
3188                                 /*
3189                                  * We could also clear PG_RW here to force
3190                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3191                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3192                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3193                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3194                                  * virtual page tables.
3195                                  */
3196                                 atomic_clear_int(pte, PG_M);
3197                         } else {
3198                                 atomic_clear_int(pte, bit);
3199                         }
3200                 }
3201                 if (bit & PG_RW)
3202                         pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
3203         }
3204         pmap_inval_done(&info);
3205 }
3206
3207 /*
3208  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3209  *
3210  * No requirements.
3211  */
3212 void
3213 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3214 {
3215         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3216                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3217                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3218                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3219                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3220                 } else {
3221                         pmap_remove_all(m);
3222                 }
3223                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3224         }
3225 }
3226
3227 /*
3228  * Return the physical address given a physical page index.
3229  *
3230  * No requirements.
3231  */
3232 vm_paddr_t
3233 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3234 {
3235         return (i386_ptob(ppn));
3236 }
3237
3238 /*
3239  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3240  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3241  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3242  * reference bits set.
3243  *
3244  * No requirements.
3245  */
3246 int
3247 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3248 {
3249         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3250         unsigned *pte;
3251         int rtval = 0;
3252
3253         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3254                 return (rtval);
3255
3256         lwkt_gettoken(&vm_token);
3257
3258         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3259
3260                 pvf = pv;
3261
3262                 do {
3263                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3264
3265                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3266                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3267
3268                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3269                                 continue;
3270
3271                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3272
3273                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3274 #ifdef SMP
3275                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3276 #else
3277                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3278 #endif
3279                                 rtval++;
3280                                 if (rtval > 4) {
3281                                         break;
3282                                 }
3283                         }
3284                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3285         }
3286
3287         lwkt_reltoken(&vm_token);
3288
3289         return (rtval);
3290 }
3291
3292 /*
3293  * Return whether or not the specified physical page was modified
3294  * in any physical maps.
3295  *
3296  * No requirements.
3297  */
3298 boolean_t
3299 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3300 {
3301         boolean_t res;
3302
3303         lwkt_gettoken(&vm_token);
3304         res = pmap_testbit(m, PG_M);
3305         lwkt_reltoken(&vm_token);
3306         return (res);
3307 }
3308
3309 /*
3310  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3311  *
3312  * No requirements.
3313  */
3314 void
3315 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3316 {
3317         lwkt_gettoken(&vm_token);
3318         pmap_clearbit(m, PG_M);
3319         lwkt_reltoken(&vm_token);
3320 }
3321
3322 /*
3323  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3324  *
3325  * No requirements.
3326  */
3327 void
3328 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3329 {
3330         lwkt_gettoken(&vm_token);
3331         pmap_clearbit(m, PG_A);
3332         lwkt_reltoken(&vm_token);
3333 }
3334
3335 /*
3336  * Miscellaneous support routines follow
3337  *
3338  * Called from the low level boot code only.
3339  */
3340 static void
3341 i386_protection_init(void)
3342 {
3343         int *kp, prot;
3344
3345         kp = protection_codes;
3346         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3347                 switch (prot) {
3348                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3349                         /*
3350                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3351                          * so just make it readable.
3352                          */
3353                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3354                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3355                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3356                         *kp++ = 0;
3357                         break;
3358                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3359                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3360                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3361                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3362                         *kp++ = PG_RW;
3363                         break;
3364                 }
3365         }
3366 }
3367
3368 /*
3369  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3370  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3371  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3372  * NOT real memory.
3373  *
3374  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3375  * a time.
3376  *
3377  * No requirements.
3378  */
3379 void *
3380 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3381 {
3382         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3383         unsigned *pte;
3384
3385         offset = pa & PAGE_MASK;
3386         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3387
3388         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3389         if (!va)
3390                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3391
3392         pa = pa & PG_FRAME;
3393         for (tmpva = va; size > 0;) {
3394                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3395                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3396                 size -= PAGE_SIZE;
3397                 tmpva += PAGE_SIZE;
3398                 pa += PAGE_SIZE;
3399         }
3400         smp_invltlb();
3401         cpu_invltlb();
3402
3403         return ((void *)(va + offset));
3404 }
3405
3406 void *
3407 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3408 {
3409         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3410         unsigned *pte;
3411
3412         offset = pa & PAGE_MASK;
3413         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3414
3415         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3416         if (va == 0) {
3417                 panic("pmap_mapdev_uncacheable: "
3418                     "Couldn't alloc kernel virtual memory");
3419         }
3420
3421         pa = pa & PG_FRAME;
3422         for (tmpva = va; size > 0;) {
3423                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3424                 *pte = pa | PG_RW | PG_V | PG_N; /* | pgeflag; */
3425                 size -= PAGE_SIZE;
3426                 tmpva += PAGE_SIZE;
3427                 pa += PAGE_SIZE;
3428         }
3429         smp_invltlb();
3430         cpu_invltlb();
3431
3432         return ((void *)(va + offset));
3433 }
3434
3435 /*
3436  * No requirements.
3437  */
3438 void
3439 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3440 {
3441         vm_offset_t base, offset;
3442
3443         base = va & PG_FRAME;
3444         offset = va & PAGE_MASK;
3445         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3446         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3447         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3448 }
3449
3450 /*
3451  * Perform the pmap work for mincore
3452  *
3453  * The caller must hold vm_token if the caller wishes a stable result,
3454  * and even in that case some bits can change due to third party accesses
3455  * to the pmap.
3456  *
3457  * No requirements.
3458  */
3459 int
3460 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3461 {
3462         unsigned *ptep, pte;
3463         vm_page_t m;
3464         int val = 0;
3465
3466         lwkt_gettoken(&vm_token);
3467         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3468
3469         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3470                 vm_offset_t pa;
3471
3472                 val = MINCORE_INCORE;
3473                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3474                         goto done;
3475
3476                 pa = pte & PG_FRAME;
3477
3478                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3479
3480                 if (pte & PG_M) {
3481                         /*
3482                          * Modified by us
3483                          */
3484                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3485                 } else if (m->dirty || pmap_is_modified(m)) {
3486                         /*
3487                          * Modified by someone else
3488                          */
3489                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3490                 }
3491
3492                 if (pte & PG_A) {
3493                         /*
3494                          * Referenced by us
3495                          */
3496                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3497                 } else if ((m->flags & PG_REFERENCED) ||
3498                            pmap_ts_referenced(m)) {
3499                         /*
3500                          * Referenced by someone else
3501                          */
3502                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3503                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3504                 }
3505         } 
3506 done:
3507         lwkt_reltoken(&vm_token);
3508         return val;
3509 }
3510
3511 /*
3512  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3513  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3514  *
3515  * cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3516  *
3517  * Only called with new VM spaces.
3518  * The process must have only a single thread.
3519  * The process must hold the vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3520  * No other requirements.
3521  */
3522 void
3523 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3524 {
3525         struct vmspace *oldvm;
3526         struct lwp *lp;
3527
3528         oldvm = p->p_vmspace;
3529         if (oldvm != newvm) {
3530                 if (adjrefs)
3531                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3532                 p->p_vmspace = newvm;
3533                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3534                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3535                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3536                 if (adjrefs) 
3537                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3538         }
3539 }
3540
3541 /*
3542  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3543  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3544  * on a per-lwp basis.
3545  *
3546  * Always called with a lp under the caller's direct control, either
3547  * unscheduled or the current lwp.
3548  *
3549  * No requirements.
3550  */
3551 void
3552 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3553 {
3554         struct vmspace *oldvm;
3555         struct pmap *pmap;
3556
3557         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3558
3559         if (oldvm != newvm) {
3560                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3561                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3562                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3563 #if defined(SMP)
3564                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3565                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3566                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3567 #else
3568                         pmap->pm_active |= 1;
3569 #endif
3570 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3571                         tlb_flush_count++;
3572 #endif
3573                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3574                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3575                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3576 #if defined(SMP)
3577                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active,
3578                                              mycpu->gd_cpumask);
3579 #else
3580                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3581 #endif
3582                 }
3583         }
3584 }
3585
3586 #ifdef SMP
3587 /*
3588  * Called when switching to a locked pmap, used to interlock against pmaps
3589  * undergoing modifications to prevent us from activating the MMU for the
3590  * target pmap until all such modifications have completed.  We have to do
3591  * this because the thread making the modifications has already set up its
3592  * SMP synchronization mask.
3593  *
3594  * No requirements.
3595  */
3596 void
3597 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
3598 {
3599         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
3600
3601         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3602                 crit_enter();
3603                 DEBUG_PUSH_INFO("pmap_interlock_wait");
3604                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3605                         cpu_ccfence();
3606                         lwkt_process_ipiq();
3607                 }
3608                 DEBUG_POP_INFO();
3609                 crit_exit();
3610         }
3611 }
3612
3613 #endif
3614
3615 /*
3616  * Return a page-directory alignment hint for device mappings which will
3617  * allow the use of super-pages for the mapping.
3618  *
3619  * No requirements.
3620  */
3621 vm_offset_t
3622 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3623 {
3624
3625         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3626                 return addr;
3627         }
3628
3629         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3630         return addr;
3631 }
3632
3633 /*
3634  * Return whether the PGE flag is supported globally.
3635  *
3636  * No requirements.
3637  */
3638 int
3639 pmap_get_pgeflag(void)
3640 {
3641         return pgeflag;
3642 }
3643
3644 /*
3645  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3646  */
3647 vm_page_t
3648 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3649 {
3650         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*vtopte(va) & PG_FRAME));
3651 }
3652
3653 void
3654 pmap_object_init(vm_object_t object)
3655 {
3656         /* empty */
3657 }
3658
3659 void
3660 pmap_object_free(vm_object_t object)
3661 {
3662         /* empty */
3663 }