sys/platform/pc32/i386/pmap.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
   3  * All rights reserved.
   4  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
   5  * All rights reserved.
   6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
   7  * All rights reserved.
   8  *
   9  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
  10  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
  11  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
  12  *
  13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  14  * modification, are permitted provided that the following conditions
  15  * are met:
  16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  21  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  22  *    must display the following acknowledgement:
  23  *      This product includes software developed by the University of
  24  *      California, Berkeley and its contributors.
  25  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  26  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  27  *    without specific prior written permission.
  28  *
  29  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  30  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  31  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  32  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  33  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  34  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  35  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  37  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  38  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  39  * SUCH DAMAGE.
  40  *
  41  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
  42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
  43  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/pmap.c,v 1.31 2004/02/21 06:37:07 dillon Exp $
  44  */
  45
  46 /*
  47  *      Manages physical address maps.
  48  *
  49  *      In addition to hardware address maps, this
  50  *      module is called upon to provide software-use-only
  51  *      maps which may or may not be stored in the same
  52  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
  53  *      used to store intermediate results from copy
  54  *      operations to and from address spaces.
  55  *
  56  *      Since the information managed by this module is
  57  *      also stored by the logical address mapping module,
  58  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
  59  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
  60  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
  61  *      requested.
  62  *
  63  *      In order to cope with hardware architectures which
  64  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
  65  *      this module may delay invalidate or reduced protection
  66  *      operations until such time as they are actually
  67  *      necessary.  This module is given full information as
  68  *      to which processors are currently using which maps,
  69  *      and to when physical maps must be made correct.
  70  */
  71
  72 #include "opt_disable_pse.h"
  73 #include "opt_pmap.h"
  74 #include "opt_msgbuf.h"
  75
  76 #include <sys/param.h>
  77 #include <sys/systm.h>
  78 #include <sys/kernel.h>
  79 #include <sys/proc.h>
  80 #include <sys/msgbuf.h>
  81 #include <sys/vmmeter.h>
  82 #include <sys/mman.h>
  83
  84 #include <vm/vm.h>
  85 #include <vm/vm_param.h>
  86 #include <sys/sysctl.h>
  87 #include <sys/lock.h>
  88 #include <vm/vm_kern.h>
  89 #include <vm/vm_page.h>
  90 #include <vm/vm_map.h>
  91 #include <vm/vm_object.h>
  92 #include <vm/vm_extern.h>
  93 #include <vm/vm_pageout.h>
  94 #include <vm/vm_pager.h>
  95 #include <vm/vm_zone.h>
  96
  97 #include <sys/user.h>
  98 #include <sys/thread2.h>
  99
 100 #include <machine/cputypes.h>
 101 #include <machine/md_var.h>
 102 #include <machine/specialreg.h>
 103 #if defined(SMP) || defined(APIC_IO)
 104 #include <machine/smp.h>
 105 #include <machine/apicreg.h>
 106 #endif /* SMP || APIC_IO */
 107 #include <machine/globaldata.h>
 108 #include <machine/pmap.h>
 109 #include <machine/pmap_inval.h>
 110
 111 #define PMAP_KEEP_PDIRS
 112 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
 113 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
 114 #endif
 115
 116 #if defined(DIAGNOSTIC)
 117 #define PMAP_DIAGNOSTIC
 118 #endif
 119
 120 #define MINPV 2048
 121
 122 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 123 #define PMAP_INLINE __inline
 124 #else
 125 #define PMAP_INLINE
 126 #endif
 127
 128 /*
 129  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
 130  */
 131 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
 132 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
 133
 134 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 135 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(int *)pte & PG_W) != 0)
 136 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(int *)pte & PG_M) != 0)
 137 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(int *)pte & PG_A) != 0)
 138 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(int *)pte & PG_V) != 0)
 139
 140
 141 /*
 142  * Given a map and a machine independent protection code,
 143  * convert to a vax protection code.
 144  */
 145 #define pte_prot(m, p)  (protection_codes[p])
 146 static int protection_codes[8];
 147
 148 static struct pmap kernel_pmap_store;
 149 pmap_t kernel_pmap;
 150
 151 vm_paddr_t avail_start; /* PA of first available physical page */
 152 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
 153 vm_offset_t virtual_avail;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
 154 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
 155 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
 156 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
 157 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
 158
 159 static vm_object_t kptobj;
 160
 161 static int nkpt;
 162 vm_offset_t kernel_vm_end;
 163
 164 /*
 165  * Data for the pv entry allocation mechanism
 166  */
 167 static vm_zone_t pvzone;
 168 static struct vm_zone pvzone_store;
 169 static struct vm_object pvzone_obj;
 170 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
 171 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
 172 static struct pv_entry *pvinit;
 173
 174 /*
 175  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
 176  */
 177 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
 178 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
 179 static pt_entry_t *msgbufmap;
 180 struct msgbuf *msgbufp=0;
 181
 182 /*
 183  * Crashdump maps.
 184  */
 185 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
 186 static caddr_t crashdumpmap;
 187
 188 extern pt_entry_t *SMPpt;
 189
 190 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
 191 static unsigned * get_ptbase (pmap_t pmap);
 192 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
 193 static void     i386_protection_init (void);
 194 static __inline void    pmap_changebit (vm_page_t m, int bit, boolean_t setem);
 195
 196 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
 197 static vm_page_t pmap_enter_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
 198                                       vm_page_t m, vm_page_t mpte);
 199 static int 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 int 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, vm_offset_t va,
 207                 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 int 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 unsigned pdir4mb;
 219
 220 /*
 221  * Move the kernel virtual free pointer to the next
 222  * 4MB.  This is used to help improve performance
 223  * by using a large (4MB) page for much of the kernel
 224  * (.text, .data, .bss)
 225  */
 226 static vm_offset_t
 227 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
 228 {
 229         vm_offset_t newaddr = addr;
 230 #ifndef DISABLE_PSE
 231         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 232                 newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
 233         }
 234 #endif
 235         return newaddr;
 236 }
 237
 238 /*
 239  * pmap_pte:
 240  *
 241  *      Extract the page table entry associated with the given map/virtual
 242  *      pair.
 243  *
 244  *      This function may NOT be called from an interrupt.
 245  */
 246 PMAP_INLINE unsigned *
 247 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 248 {
 249         unsigned *pdeaddr;
 250
 251         if (pmap) {
 252                 pdeaddr = (unsigned *) pmap_pde(pmap, va);
 253                 if (*pdeaddr & PG_PS)
 254                         return pdeaddr;
 255                 if (*pdeaddr) {
 256                         return get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 257                 }
 258         }
 259         return (0);
 260 }
 261
 262 /*
 263  * pmap_pte_quick:
 264  *
 265  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
 266  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
 267  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
 268  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
 269  *
 270  *      Should only be called while splvm() is held or from a critical
 271  *      section.
 272  */
 273 static unsigned *
 274 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 275 {
 276         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
 277         unsigned pde, newpf;
 278
 279         if ((pde = (unsigned) pmap->pm_pdir[va >> PDRSHIFT]) != 0) {
 280                 unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 281                 unsigned index = i386_btop(va);
 282                 /* are we current address space or kernel? */
 283                 if ((pmap == kernel_pmap) ||
 284                         (frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME))) {
 285                         return (unsigned *) PTmap + index;
 286                 }
 287                 newpf = pde & PG_FRAME;
 288                 if ( ((* (unsigned *) gd->gd_PMAP1) & PG_FRAME) != newpf) {
 289                         * (unsigned *) gd->gd_PMAP1 = newpf | PG_RW | PG_V;
 290                         cpu_invlpg(gd->gd_PADDR1);
 291                 }
 292                 return gd->gd_PADDR1 + ((unsigned) index & (NPTEPG - 1));
 293         }
 294         return (0);
 295 }
 296
 297
 298 /*
 299  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
 300  *
 301  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
 302  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
 303  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
 304  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
 305  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
 306  *      (physical) address starting relative to 0]
 307  */
 308 void
 309 pmap_bootstrap(firstaddr, loadaddr)
 310         vm_paddr_t firstaddr;
 311         vm_paddr_t loadaddr;
 312 {
 313         vm_offset_t va;
 314         pt_entry_t *pte;
 315         struct mdglobaldata *gd;
 316         int i;
 317
 318         avail_start = firstaddr;
 319
 320         /*
 321          * XXX The calculation of virtual_avail is wrong. It's NKPT*PAGE_SIZE too
 322          * large. It should instead be correctly calculated in locore.s and
 323          * not based on 'first' (which is a physical address, not a virtual
 324          * address, for the start of unused physical memory). The kernel
 325          * page tables are NOT double mapped and thus should not be included
 326          * in this calculation.
 327          */
 328         virtual_avail = (vm_offset_t) KERNBASE + firstaddr;
 329         virtual_avail = pmap_kmem_choose(virtual_avail);
 330
 331         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
 332
 333         /*
 334          * Initialize protection array.
 335          */
 336         i386_protection_init();
 337
 338         /*
 339          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
 340          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
 341          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
 342          */
 343         kernel_pmap = &kernel_pmap_store;
 344
 345         kernel_pmap->pm_pdir = (pd_entry_t *)(KERNBASE + (u_int)IdlePTD);
 346         kernel_pmap->pm_count = 1;
 347         kernel_pmap->pm_active = (cpumask_t)-1; /* don't allow deactivation */
 348         TAILQ_INIT(&kernel_pmap->pm_pvlist);
 349         nkpt = NKPT;
 350
 351         /*
 352          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
 353          * mapping of pages.
 354          */
 355 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
 356         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
 357
 358         va = virtual_avail;
 359         pte = (pt_entry_t *) pmap_pte(kernel_pmap, va);
 360
 361         /*
 362          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
 363          */
 364         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
 365
 366         /*
 367          * Crashdump maps.
 368          */
 369         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
 370
 371         /*
 372          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
 373          * /dev/mem.
 374          */
 375         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
 376
 377         /*
 378          * msgbufp is used to map the system message buffer.
 379          * XXX msgbufmap is not used.
 380          */
 381         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
 382                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
 383
 384         virtual_avail = va;
 385
 386         *(int *) CMAP1 = 0;
 387         for (i = 0; i < NKPT; i++)
 388                 PTD[i] = 0;
 389
 390         /*
 391          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
 392          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
 393          * works under UP because self-referential page table mappings
 394          */
 395 #ifdef SMP
 396         pgeflag = 0;
 397 #else
 398         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
 399                 pgeflag = PG_G;
 400 #endif
 401
 402 /*
 403  * Initialize the 4MB page size flag
 404  */
 405         pseflag = 0;
 406 /*
 407  * The 4MB page version of the initial
 408  * kernel page mapping.
 409  */
 410         pdir4mb = 0;
 411
 412 #if !defined(DISABLE_PSE)
 413         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
 414                 unsigned ptditmp;
 415                 /*
 416                  * Note that we have enabled PSE mode
 417                  */
 418                 pseflag = PG_PS;
 419                 ptditmp = *((unsigned *)PTmap + i386_btop(KERNBASE));
 420                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
 421                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
 422                 pdir4mb = ptditmp;
 423
 424 #ifndef SMP
 425                 /*
 426                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
 427                  * now because the APs will not be able to use it when
 428                  * they boot up.
 429                  */
 430                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 431
 432                 /*
 433                  * We can do the mapping here for the single processor
 434                  * case.  We simply ignore the old page table page from
 435                  * now on.
 436                  */
 437                 /*
 438                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
 439                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
 440                  */
 441                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
 442                 kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
 443                 cpu_invltlb();
 444 #endif
 445         }
 446 #endif
 447 #ifdef APIC_IO
 448         if (cpu_apic_address == 0)
 449                 panic("pmap_bootstrap: no local apic!");
 450
 451         /* local apic is mapped on last page */
 452         SMPpt[NPTEPG - 1] = (pt_entry_t)(PG_V | PG_RW | PG_N | pgeflag |
 453             (cpu_apic_address & PG_FRAME));
 454 #endif
 455
 456         /* BSP does this itself, AP's get it pre-set */
 457         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
 458         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[1];
 459         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[2];
 460         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[3];
 461         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[4];
 462         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
 463         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
 464         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
 465         gd->gd_PADDR1 = (unsigned *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
 466
 467         cpu_invltlb();
 468 }
 469
 470 #ifdef SMP
 471 /*
 472  * Set 4mb pdir for mp startup
 473  */
 474 void
 475 pmap_set_opt(void)
 476 {
 477         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
 478                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
 479                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
 480                         kernel_pmap->pm_pdir[KPTDI] =
 481                             PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)pdir4mb;
 482                         cpu_invltlb();
 483                 }
 484         }
 485 }
 486 #endif
 487
 488 /*
 489  *      Initialize the pmap module.
 490  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
 491  *      system needs to map virtual memory.
 492  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
 493  *      way, discontiguous physical memory.
 494  */
 495 void
 496 pmap_init(phys_start, phys_end)
 497         vm_paddr_t phys_start, phys_end;
 498 {
 499         int i;
 500         int initial_pvs;
 501
 502         /*
 503          * object for kernel page table pages
 504          */
 505         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NKPDE);
 506
 507         /*
 508          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
 509          * pv_head_table.
 510          */
 511
 512         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
 513                 vm_page_t m;
 514
 515                 m = &vm_page_array[i];
 516                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
 517                 m->md.pv_list_count = 0;
 518         }
 519
 520         /*
 521          * init the pv free list
 522          */
 523         initial_pvs = vm_page_array_size;
 524         if (initial_pvs < MINPV)
 525                 initial_pvs = MINPV;
 526         pvzone = &pvzone_store;
 527         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(kernel_map,
 528                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
 529         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
 530             vm_page_array_size);
 531
 532         /*
 533          * Now it is safe to enable pv_table recording.
 534          */
 535         pmap_initialized = TRUE;
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
 540  * high water mark so that the system can recover from excessive
 541  * numbers of pv entries.
 542  */
 543 void
 544 pmap_init2()
 545 {
 546         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
 547
 548         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
 549         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
 550         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
 551         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
 552         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
 553 }
 554
 555
 556 /***************************************************
 557  * Low level helper routines.....
 558  ***************************************************/
 559
 560 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
 561
 562 /*
 563  * This code checks for non-writeable/modified pages.
 564  * This should be an invalid condition.
 565  */
 566 static int
 567 pmap_nw_modified(pt_entry_t ptea)
 568 {
 569         int pte;
 570
 571         pte = (int) ptea;
 572
 573         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
 574                 return 1;
 575         else
 576                 return 0;
 577 }
 578 #endif
 579
 580
 581 /*
 582  * this routine defines the region(s) of memory that should
 583  * not be tested for the modified bit.
 584  */
 585 static PMAP_INLINE int
 586 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
 587 {
 588         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
 589                 return 1;
 590         else
 591                 return 0;
 592 }
 593
 594 static unsigned *
 595 get_ptbase(pmap_t pmap)
 596 {
 597         unsigned frame = (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
 598         struct globaldata *gd = mycpu;
 599
 600         /* are we current address space or kernel? */
 601         if (pmap == kernel_pmap || frame == (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 602                 return (unsigned *) PTmap;
 603         }
 604
 605         /* otherwise, we are alternate address space */
 606         KKASSERT(gd->gd_intr_nesting_level == 0 && (gd->gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
 607
 608         if (frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
 609                 APTDpde = (pd_entry_t)(frame | PG_RW | PG_V);
 610                 /* The page directory is not shared between CPUs */
 611                 cpu_invltlb();
 612         }
 613         return (unsigned *) APTmap;
 614 }
 615
 616 /*
 617  * pmap_extract:
 618  *
 619  *      Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
 620  *
 621  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
 622  *      not kernel_pmap.
 623  */
 624 vm_paddr_t
 625 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
 626 {
 627         vm_offset_t rtval;
 628         vm_offset_t pdirindex;
 629
 630         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
 631         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
 632                 unsigned *pte;
 633                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
 634                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
 635                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
 636                         return rtval;
 637                 }
 638                 pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 639                 rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
 640                 return rtval;
 641         }
 642         return 0;
 643 }
 644
 645 /*
 646  * Extract user accessible page only, return NULL if the page is not
 647  * present or if it's current state is not sufficient.  Caller will
 648  * generally call vm_fault() on failure and try again.
 649  */
 650 vm_page_t
 651 pmap_extract_vmpage(pmap_t pmap, vm_offset_t va, int prot)
 652 {
 653         vm_offset_t rtval;
 654         vm_offset_t pdirindex;
 655
 656         pdirindex = va >> PDRSHIFT;
 657         if (pmap && (rtval = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex])) {
 658                 unsigned *pte;
 659                 vm_page_t m;
 660
 661                 if ((rtval & PG_PS) != 0) {
 662                         if ((rtval & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
 663                                 return (NULL);
 664                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (rtval & PG_RW) == 0)
 665                                 return (NULL);
 666                         rtval &= ~(NBPDR - 1);
 667                         rtval |= va & (NBPDR - 1);
 668                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
 669                 } else {
 670                         pte = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
 671                         if ((*pte & (PG_V|PG_U)) != (PG_V|PG_U))
 672                                 return (NULL);
 673                         if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (*pte & PG_RW) == 0)
 674                                 return (NULL);
 675                         rtval = ((*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK));
 676                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(rtval);
 677                 }
 678                 return(m);
 679         }
 680         return (NULL);
 681 }
 682
 683 /***************************************************
 684  * Low level mapping routines.....
 685  ***************************************************/
 686
 687 /*
 688  * add a wired page to the kva
 689  * note that in order for the mapping to take effect -- you
 690  * should do a invltlb after doing the pmap_kenter...
 691  */
 692 PMAP_INLINE void
 693 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
 694 {
 695         unsigned *pte;
 696         unsigned npte;
 697         pmap_inval_info info;
 698
 699         pmap_inval_init(&info);
 700         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
 701         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 702         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 703         *pte = npte;
 704         pmap_inval_flush(&info);
 705 }
 706
 707 /*
 708  * remove a page from the kernel pagetables
 709  */
 710 PMAP_INLINE void
 711 pmap_kremove(vm_offset_t va)
 712 {
 713         unsigned *pte;
 714         pmap_inval_info info;
 715
 716         pmap_inval_init(&info);
 717         pmap_inval_add(&info, kernel_pmap, va);
 718         pte = (unsigned *)vtopte(va);
 719         *pte = 0;
 720         pmap_inval_flush(&info);
 721 }
 722
 723 /*
 724  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
 725  *      virtual address space.
 726  *
 727  *      For now, VM is already on, we only need to map the
 728  *      specified memory.
 729  */
 730 vm_offset_t
 731 pmap_map(vm_offset_t virt, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
 732 {
 733         while (start < end) {
 734                 pmap_kenter(virt, start);
 735                 virt += PAGE_SIZE;
 736                 start += PAGE_SIZE;
 737         }
 738         return (virt);
 739 }
 740
 741
 742 /*
 743  * Add a list of wired pages to the kva
 744  * this routine is only used for temporary
 745  * kernel mappings that do not need to have
 746  * page modification or references recorded.
 747  * Note that old mappings are simply written
 748  * over.  The page *must* be wired.
 749  */
 750 void
 751 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
 752 {
 753         vm_offset_t end_va;
 754
 755         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
 756
 757         while (va < end_va) {
 758                 unsigned *pte;
 759
 760                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 761                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
 762                 cpu_invlpg((void *)va);
 763                 va += PAGE_SIZE;
 764                 m++;
 765         }
 766 #ifdef SMP
 767         smp_invltlb();  /* XXX */
 768 #endif
 769 }
 770
 771 /*
 772  * this routine jerks page mappings from the
 773  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
 774  */
 775 void
 776 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
 777 {
 778         vm_offset_t end_va;
 779
 780         end_va = va + count*PAGE_SIZE;
 781
 782         while (va < end_va) {
 783                 unsigned *pte;
 784
 785                 pte = (unsigned *)vtopte(va);
 786                 *pte = 0;
 787                 cpu_invlpg((void *)va);
 788                 va += PAGE_SIZE;
 789         }
 790 #ifdef SMP
 791         smp_invltlb();
 792 #endif
 793 }
 794
 795 static vm_page_t
 796 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
 797 {
 798         vm_page_t m;
 799 retry:
 800         m = vm_page_lookup(object, pindex);
 801         if (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"))
 802                 goto retry;
 803         return m;
 804 }
 805
 806 /*
 807  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
 808  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
 809  */
 810 void
 811 pmap_init_thread(thread_t td)
 812 {
 813         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + UPAGES * PAGE_SIZE) - 1;
 814         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
 815 }
 816
 817 /*
 818  * Create the UPAGES for a new process.
 819  * This routine directly affects the fork perf for a process.
 820  */
 821 void
 822 pmap_init_proc(struct proc *p, struct thread *td)
 823 {
 824         p->p_addr = (void *)td->td_kstack;
 825         p->p_thread = td;
 826         td->td_proc = p;
 827         td->td_switch = cpu_heavy_switch;
 828 #ifdef SMP
 829         td->td_mpcount = 1;
 830 #endif
 831         bzero(p->p_addr, sizeof(*p->p_addr));
 832 }
 833
 834 /*
 835  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
 836  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
 837  */
 838 struct thread *
 839 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
 840 {
 841         struct thread *td;
 842
 843         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
 844
 845         if ((td = p->p_thread) != NULL) {
 846             p->p_thread = NULL;
 847             td->td_proc = NULL;
 848         }
 849         p->p_addr = NULL;
 850         return(td);
 851 }
 852
 853 /*
 854  * Allow the UPAGES for a process to be prejudicially paged out.
 855  */
 856 void
 857 pmap_swapout_proc(struct proc *p)
 858 {
 859 #if 0
 860         int i;
 861         vm_object_t upobj;
 862         vm_page_t m;
 863
 864         upobj = p->p_upages_obj;
 865         /*
 866          * let the upages be paged
 867          */
 868         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 869                 if ((m = vm_page_lookup(upobj, i)) == NULL)
 870                         panic("pmap_swapout_proc: upage already missing???");
 871                 vm_page_dirty(m);
 872                 vm_page_unwire(m, 0);
 873                 pmap_kremove( (vm_offset_t) p->p_addr + PAGE_SIZE * i);
 874         }
 875 #endif
 876 }
 877
 878 /*
 879  * Bring the UPAGES for a specified process back in.
 880  */
 881 void
 882 pmap_swapin_proc(struct proc *p)
 883 {
 884 #if 0
 885         int i,rv;
 886         vm_object_t upobj;
 887         vm_page_t m;
 888
 889         upobj = p->p_upages_obj;
 890         for(i=0;i<UPAGES;i++) {
 891
 892                 m = vm_page_grab(upobj, i, VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
 893
 894                 pmap_kenter(((vm_offset_t) p->p_addr) + i * PAGE_SIZE,
 895                         VM_PAGE_TO_PHYS(m));
 896
 897                 if (m->valid != VM_PAGE_BITS_ALL) {
 898                         rv = vm_pager_get_pages(upobj, &m, 1, 0);
 899                         if (rv != VM_PAGER_OK)
 900                                 panic("pmap_swapin_proc: cannot get upages for proc: %d\n", p->p_pid);
 901                         m = vm_page_lookup(upobj, i);
 902                         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
 903                 }
 904
 905                 vm_page_wire(m);
 906                 vm_page_wakeup(m);
 907                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
 908         }
 909 #endif
 910 }
 911
 912 /***************************************************
 913  * Page table page management routines.....
 914  ***************************************************/
 915
 916 /*
 917  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
 918  * drops to zero, then it decrements the wire count.
 919  */
 920 static int
 921 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
 922 {
 923         pmap_inval_flush(info);
 924         while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
 925                 ;
 926
 927         if (m->hold_count == 0) {
 928                 vm_offset_t pteva;
 929                 /*
 930                  * unmap the page table page
 931                  */
 932                 pmap_inval_add(info, pmap, -1);
 933                 pmap->pm_pdir[m->pindex] = 0;
 934                 --pmap->pm_stats.resident_count;
 935                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
 936                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
 937                         /*
 938                          * Do a invltlb to make the invalidated mapping
 939                          * take effect immediately.
 940                          */
 941                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(m->pindex);
 942                 }
 943
 944                 if (pmap->pm_ptphint == m)
 945                         pmap->pm_ptphint = NULL;
 946
 947                 /*
 948                  * If the page is finally unwired, simply free it.
 949                  */
 950                 --m->wire_count;
 951                 if (m->wire_count == 0) {
 952                         vm_page_flash(m);
 953                         vm_page_busy(m);
 954                         vm_page_free_zero(m);
 955                         --vmstats.v_wire_count;
 956                 }
 957                 return 1;
 958         }
 959         return 0;
 960 }
 961
 962 static PMAP_INLINE int
 963 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m, pmap_inval_info_t info)
 964 {
 965         vm_page_unhold(m);
 966         if (m->hold_count == 0)
 967                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m, info);
 968         else
 969                 return 0;
 970 }
 971
 972 /*
 973  * After removing a page table entry, this routine is used to
 974  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
 975  */
 976 static int
 977 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
 978                 pmap_inval_info_t info)
 979 {
 980         unsigned ptepindex;
 981         if (va >= UPT_MIN_ADDRESS)
 982                 return 0;
 983
 984         if (mpte == NULL) {
 985                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
 986                 if (pmap->pm_ptphint &&
 987                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
 988                         mpte = pmap->pm_ptphint;
 989                 } else {
 990                         pmap_inval_flush(info);
 991                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
 992                         pmap->pm_ptphint = mpte;
 993                 }
 994         }
 995
 996         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, info);
 997 }
 998
 999 void
1000 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1001 {
1002         pmap->pm_pdir =
1003                 (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1004         pmap_kenter((vm_offset_t) pmap->pm_pdir, (vm_offset_t) IdlePTD);
1005         pmap->pm_count = 1;
1006         pmap->pm_active = 0;
1007         pmap->pm_ptphint = NULL;
1008         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1009         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1014  * such as one in a vmspace structure.
1015  */
1016 void
1017 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1018 {
1019         vm_page_t ptdpg;
1020
1021         /*
1022          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1023          * page directory table.
1024          */
1025         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
1026                 pmap->pm_pdir =
1027                         (pd_entry_t *)kmem_alloc_pageable(kernel_map, PAGE_SIZE);
1028         }
1029
1030         /*
1031          * allocate object for the ptes
1032          */
1033         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1034                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate( OBJT_DEFAULT, PTDPTDI + 1);
1035
1036         /*
1037          * allocate the page directory page
1038          */
1039         ptdpg = vm_page_grab( pmap->pm_pteobj, PTDPTDI,
1040                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1041
1042         ptdpg->wire_count = 1;
1043         ++vmstats.v_wire_count;
1044
1045
1046         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY); /* not usually mapped*/
1047         ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1048
1049         pmap_kenter((vm_offset_t) pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1050         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1051                 bzero(pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
1052
1053         pmap->pm_pdir[MPPTDI] = PTD[MPPTDI];
1054
1055         /* install self-referential address mapping entry */
1056         *(unsigned *) (pmap->pm_pdir + PTDPTDI) =
1057                 VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1058
1059         pmap->pm_count = 1;
1060         pmap->pm_active = 0;
1061         pmap->pm_ptphint = NULL;
1062         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1063         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1068  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1069  * should be called after the vmspace is attached to the process
1070  * but before this pmap is activated.
1071  */
1072 void
1073 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1074 {
1075         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1076         bcopy(PTD + KPTDI, pmap->pm_pdir + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1077 }
1078
1079 static int
1080 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1081 {
1082         unsigned *pde = (unsigned *) pmap->pm_pdir;
1083         /*
1084          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1085          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1086          * might as well be placed directly into the zero queue.
1087          */
1088         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1089                 return 0;
1090
1091         vm_page_busy(p);
1092
1093         /*
1094          * Remove the page table page from the processes address space.
1095          */
1096         pde[p->pindex] = 0;
1097         pmap->pm_stats.resident_count--;
1098
1099         if (p->hold_count)  {
1100                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1101         }
1102         /*
1103          * Page directory pages need to have the kernel
1104          * stuff cleared, so they can go into the zero queue also.
1105          */
1106         if (p->pindex == PTDPTDI) {
1107                 bzero(pde + KPTDI, nkpt * PTESIZE);
1108                 pde[MPPTDI] = 0;
1109                 pde[APTDPTDI] = 0;
1110                 pmap_kremove((vm_offset_t) pmap->pm_pdir);
1111         }
1112
1113         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1114                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1115
1116         p->wire_count--;
1117         vmstats.v_wire_count--;
1118         vm_page_free_zero(p);
1119         return 1;
1120 }
1121
1122 /*
1123  * this routine is called if the page table page is not
1124  * mapped correctly.
1125  */
1126 static vm_page_t
1127 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1128 {
1129         vm_offset_t pteva, ptepa;
1130         vm_page_t m;
1131
1132         /*
1133          * Find or fabricate a new pagetable page
1134          */
1135         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1136                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1137
1138         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1139                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1140
1141         if (m->wire_count == 0)
1142                 vmstats.v_wire_count++;
1143         m->wire_count++;
1144
1145         /*
1146          * Increment the hold count for the page table page
1147          * (denoting a new mapping.)
1148          */
1149         m->hold_count++;
1150
1151         /*
1152          * Map the pagetable page into the process address space, if
1153          * it isn't already there.
1154          */
1155
1156         pmap->pm_stats.resident_count++;
1157
1158         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1159         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
1160                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M);
1161
1162         /*
1163          * Set the page table hint
1164          */
1165         pmap->pm_ptphint = m;
1166
1167         /*
1168          * Try to use the new mapping, but if we cannot, then
1169          * do it with the routine that maps the page explicitly.
1170          */
1171         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1172                 if ((((unsigned)pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME) ==
1173                         (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
1174                         pteva = UPT_MIN_ADDRESS + i386_ptob(ptepindex);
1175                         bzero((caddr_t) pteva, PAGE_SIZE);
1176                 } else {
1177                         pmap_zero_page(ptepa);
1178                 }
1179         }
1180
1181         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1182         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1183         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1184         vm_page_wakeup(m);
1185
1186         return m;
1187 }
1188
1189 static vm_page_t
1190 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1191 {
1192         unsigned ptepindex;
1193         vm_offset_t ptepa;
1194         vm_page_t m;
1195
1196         /*
1197          * Calculate pagetable page index
1198          */
1199         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1200
1201         /*
1202          * Get the page directory entry
1203          */
1204         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1205
1206         /*
1207          * This supports switching from a 4MB page to a
1208          * normal 4K page.
1209          */
1210         if (ptepa & PG_PS) {
1211                 pmap->pm_pdir[ptepindex] = 0;
1212                 ptepa = 0;
1213                 cpu_invltlb();
1214                 smp_invltlb();
1215         }
1216
1217         /*
1218          * If the page table page is mapped, we just increment the
1219          * hold count, and activate it.
1220          */
1221         if (ptepa) {
1222                 /*
1223                  * In order to get the page table page, try the
1224                  * hint first.
1225                  */
1226                 if (pmap->pm_ptphint &&
1227                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1228                         m = pmap->pm_ptphint;
1229                 } else {
1230                         m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1231                         pmap->pm_ptphint = m;
1232                 }
1233                 m->hold_count++;
1234                 return m;
1235         }
1236         /*
1237          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1238          */
1239         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1240 }
1241
1242
1243 /***************************************************
1244 * Pmap allocation/deallocation routines.
1245  ***************************************************/
1246
1247 /*
1248  * Release any resources held by the given physical map.
1249  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1250  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1251  */
1252 void
1253 pmap_release(struct pmap *pmap)
1254 {
1255         vm_page_t p,n,ptdpg;
1256         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1257         int curgeneration;
1258
1259 #if defined(DIAGNOSTIC)
1260         if (object->ref_count != 1)
1261                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1262 #endif
1263
1264         ptdpg = NULL;
1265 retry:
1266         curgeneration = object->generation;
1267         for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq); p != NULL; p = n) {
1268                 n = TAILQ_NEXT(p, listq);
1269                 if (p->pindex == PTDPTDI) {
1270                         ptdpg = p;
1271                         continue;
1272                 }
1273                 while (1) {
1274                         if (!pmap_release_free_page(pmap, p) &&
1275                                 (object->generation != curgeneration))
1276                                 goto retry;
1277                 }
1278         }
1279
1280         if (ptdpg && !pmap_release_free_page(pmap, ptdpg))
1281                 goto retry;
1282 }
1283 \f
1284 static int
1285 kvm_size(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1286 {
1287         unsigned long ksize = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - KERNBASE;
1288
1289         return sysctl_handle_long(oidp, &ksize, 0, req);
1290 }
1291 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_size, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1292     0, 0, kvm_size, "IU", "Size of KVM");
1293
1294 static int
1295 kvm_free(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1296 {
1297         unsigned long kfree = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS - kernel_vm_end;
1298
1299         return sysctl_handle_long(oidp, &kfree, 0, req);
1300 }
1301 SYSCTL_PROC(_vm, OID_AUTO, kvm_free, CTLTYPE_LONG|CTLFLAG_RD,
1302     0, 0, kvm_free, "IU", "Amount of KVM free");
1303
1304 /*
1305  * grow the number of kernel page table entries, if needed
1306  */
1307 void
1308 pmap_growkernel(vm_offset_t addr)
1309 {
1310         struct proc *p;
1311         struct pmap *pmap;
1312         int s;
1313         vm_offset_t ptppaddr;
1314         vm_page_t nkpg;
1315         pd_entry_t newpdir;
1316
1317         s = splhigh();
1318         if (kernel_vm_end == 0) {
1319                 kernel_vm_end = KERNBASE;
1320                 nkpt = 0;
1321                 while (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1322                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1323                         nkpt++;
1324                 }
1325         }
1326         addr = (addr + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1327         while (kernel_vm_end < addr) {
1328                 if (pdir_pde(PTD, kernel_vm_end)) {
1329                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1330                         continue;
1331                 }
1332
1333                 /*
1334                  * This index is bogus, but out of the way
1335                  */
1336                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1337                         VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1338                 if (nkpg == NULL)
1339                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1340
1341                 nkpt++;
1342
1343                 vm_page_wire(nkpg);
1344                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1345                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1346                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1347                 pdir_pde(PTD, kernel_vm_end) = newpdir;
1348
1349                 FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
1350                         if (p->p_vmspace) {
1351                                 pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
1352                                 *pmap_pde(pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1353                         }
1354                 }
1355                 *pmap_pde(kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1356                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1357         }
1358         splx(s);
1359 }
1360
1361 /*
1362  *      Retire the given physical map from service.
1363  *      Should only be called if the map contains
1364  *      no valid mappings.
1365  */
1366 void
1367 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1368 {
1369         int count;
1370
1371         if (pmap == NULL)
1372                 return;
1373
1374         count = --pmap->pm_count;
1375         if (count == 0) {
1376                 pmap_release(pmap);
1377                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1378         }
1379 }
1380
1381 /*
1382  *      Add a reference to the specified pmap.
1383  */
1384 void
1385 pmap_reference(pmap_t pmap)
1386 {
1387         if (pmap != NULL) {
1388                 pmap->pm_count++;
1389         }
1390 }
1391
1392 /***************************************************
1393 * page management routines.
1394  ***************************************************/
1395
1396 /*
1397  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1398  * called from an interrupt.
1399  */
1400 static PMAP_INLINE void
1401 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1402 {
1403         pv_entry_count--;
1404         zfree(pvzone, pv);
1405 }
1406
1407 /*
1408  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1409  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1410  */
1411 static pv_entry_t
1412 get_pv_entry(void)
1413 {
1414         pv_entry_count++;
1415         if (pv_entry_high_water &&
1416                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1417                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1418                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1419                 wakeup (&vm_pages_needed);
1420         }
1421         return zalloc(pvzone);
1422 }
1423
1424 /*
1425  * This routine is very drastic, but can save the system
1426  * in a pinch.
1427  */
1428 void
1429 pmap_collect(void)
1430 {
1431         int i;
1432         vm_page_t m;
1433         static int warningdone=0;
1434
1435         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1436                 return;
1437
1438         if (warningdone < 5) {
1439                 printf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1440                 warningdone++;
1441         }
1442
1443         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1444                 m = &vm_page_array[i];
1445                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
1446                     (m->flags & PG_BUSY))
1447                         continue;
1448                 pmap_remove_all(m);
1449         }
1450         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1451 }
1452
1453
1454 /*
1455  * If it is the first entry on the list, it is actually
1456  * in the header and we must copy the following entry up
1457  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1458  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1459  */
1460 static int
1461 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m,
1462                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1463 {
1464         pv_entry_t pv;
1465         int rtval;
1466         int s;
1467
1468         s = splvm();
1469         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1470                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1471                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1472                                 break;
1473                 }
1474         } else {
1475                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1476                         if (va == pv->pv_va)
1477                                 break;
1478                 }
1479         }
1480
1481         rtval = 0;
1482         if (pv) {
1483                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
1484                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1485                 m->md.pv_list_count--;
1486                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
1487                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1488                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1489                 free_pv_entry(pv);
1490         }
1491         splx(s);
1492         return rtval;
1493 }
1494
1495 /*
1496  * Create a pv entry for page at pa for
1497  * (pmap, va).
1498  */
1499 static void
1500 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1501 {
1502         int s;
1503         pv_entry_t pv;
1504
1505         s = splvm();
1506         pv = get_pv_entry();
1507         pv->pv_va = va;
1508         pv->pv_pmap = pmap;
1509         pv->pv_ptem = mpte;
1510
1511         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1512         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1513         m->md.pv_list_count++;
1514
1515         splx(s);
1516 }
1517
1518 /*
1519  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1520  */
1521 static int
1522 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, unsigned *ptq, vm_offset_t va,
1523         pmap_inval_info_t info)
1524 {
1525         unsigned oldpte;
1526         vm_page_t m;
1527
1528         pmap_inval_add(info, pmap, va);
1529         oldpte = loadandclear(ptq);
1530         if (oldpte & PG_W)
1531                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
1532         /*
1533          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1534          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1535          * the SMP case.
1536          */
1537         if (oldpte & PG_G)
1538                 cpu_invlpg(va);
1539         pmap->pm_stats.resident_count -= 1;
1540         if (oldpte & PG_MANAGED) {
1541                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1542                 if (oldpte & PG_M) {
1543 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1544                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1545                                 printf(
1546         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1547                                     va, oldpte);
1548                         }
1549 #endif
1550                         if (pmap_track_modified(va))
1551                                 vm_page_dirty(m);
1552                 }
1553                 if (oldpte & PG_A)
1554                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1555                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
1556         } else {
1557                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
1558         }
1559
1560         return 0;
1561 }
1562
1563 /*
1564  * pmap_remove_page:
1565  *
1566  *      Remove a single page from a process address space.
1567  *
1568  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1569  *      not kernel_pmap.
1570  */
1571 static void
1572 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
1573 {
1574         unsigned *ptq;
1575
1576         /*
1577          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1578          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1579          */
1580         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1581                 ptq = get_ptbase(pmap) + i386_btop(va);
1582                 if (*ptq) {
1583                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va, info);
1584                 }
1585         }
1586 }
1587
1588 /*
1589  * pmap_remove:
1590  *
1591  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
1592  *
1593  *      It is assumed that the start and end are properly
1594  *      rounded to the page size.
1595  *
1596  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1597  *      not kernel_pmap.
1598  */
1599 void
1600 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1601 {
1602         unsigned *ptbase;
1603         vm_offset_t pdnxt;
1604         vm_offset_t ptpaddr;
1605         vm_offset_t sindex, eindex;
1606         struct pmap_inval_info info;
1607
1608         if (pmap == NULL)
1609                 return;
1610
1611         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1612                 return;
1613
1614         pmap_inval_init(&info);
1615
1616         /*
1617          * special handling of removing one page.  a very
1618          * common operation and easy to short circuit some
1619          * code.
1620          */
1621         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) &&
1622                 (((unsigned) pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & PG_PS) == 0)) {
1623                 pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
1624                 pmap_inval_flush(&info);
1625                 return;
1626         }
1627
1628         /*
1629          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1630          * worked with.
1631          */
1632         ptbase = get_ptbase(pmap);
1633
1634         sindex = i386_btop(sva);
1635         eindex = i386_btop(eva);
1636
1637         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1638                 unsigned pdirindex;
1639
1640                 /*
1641                  * Calculate index for next page table.
1642                  */
1643                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1644                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1645                         break;
1646
1647                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1648                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1649                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1650                         pmap->pm_pdir[pdirindex] = 0;
1651                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1652                         continue;
1653                 }
1654
1655                 /*
1656                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1657                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1658                  */
1659                 if (ptpaddr == 0)
1660                         continue;
1661
1662                 /*
1663                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1664                  * by the current page table page, or to the end of the
1665                  * range being removed.
1666                  */
1667                 if (pdnxt > eindex) {
1668                         pdnxt = eindex;
1669                 }
1670
1671                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1672                         vm_offset_t va;
1673                         if (ptbase[sindex] == 0)
1674                                 continue;
1675                         va = i386_ptob(sindex);
1676                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase + sindex, va, &info))
1677                                 break;
1678                 }
1679         }
1680         pmap_inval_flush(&info);
1681 }
1682
1683 /*
1684  * pmap_remove_all:
1685  *
1686  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1687  *      Reflects back modify bits to the pager.
1688  *
1689  *      This routine may not be called from an interrupt.
1690  */
1691
1692 static void
1693 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1694 {
1695         struct pmap_inval_info info;
1696         unsigned *pte, tpte;
1697         pv_entry_t pv;
1698         int s;
1699
1700 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1701         /*
1702          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1703          * pages!
1704          */
1705         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1706                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1707         }
1708 #endif
1709
1710         pmap_inval_init(&info);
1711         s = splvm();
1712         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1713                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
1714
1715                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1716                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1717
1718                 tpte = loadandclear(pte);
1719                 if (tpte & PG_W)
1720                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
1721
1722                 if (tpte & PG_A)
1723                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1724
1725                 /*
1726                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1727                  */
1728                 if (tpte & PG_M) {
1729 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1730                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1731                                 printf(
1732         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1733                                     pv->pv_va, tpte);
1734                         }
1735 #endif
1736                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
1737                                 vm_page_dirty(m);
1738                 }
1739                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1740                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1741                 m->md.pv_list_count--;
1742                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
1743                 free_pv_entry(pv);
1744         }
1745
1746         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1747         splx(s);
1748         pmap_inval_flush(&info);
1749 }
1750
1751 /*
1752  * pmap_protect:
1753  *
1754  *      Set the physical protection on the specified range of this map
1755  *      as requested.
1756  *
1757  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
1758  *      not the kernel_pmap.
1759  */
1760 void
1761 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1762 {
1763         unsigned *ptbase;
1764         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1765         vm_pindex_t sindex, eindex;
1766         pmap_inval_info info;
1767
1768         if (pmap == NULL)
1769                 return;
1770
1771         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1772                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1773                 return;
1774         }
1775
1776         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1777                 return;
1778
1779         pmap_inval_init(&info);
1780
1781         ptbase = get_ptbase(pmap);
1782
1783         sindex = i386_btop(sva);
1784         eindex = i386_btop(eva);
1785
1786         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1787
1788                 unsigned pdirindex;
1789
1790                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1791
1792                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1793                 if (((ptpaddr = (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex]) & PG_PS) != 0) {
1794                         pmap_inval_add(&info, pmap, -1);
1795                         (unsigned) pmap->pm_pdir[pdirindex] &= ~(PG_M|PG_RW);
1796                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1797                         continue;
1798                 }
1799
1800                 /*
1801                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1802                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1803                  */
1804                 if (ptpaddr == 0)
1805                         continue;
1806
1807                 if (pdnxt > eindex) {
1808                         pdnxt = eindex;
1809                 }
1810
1811                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1812
1813                         unsigned pbits;
1814                         vm_page_t m;
1815
1816                         /* XXX this isn't optimal */
1817                         pmap_inval_add(&info, pmap, i386_ptob(sindex));
1818                         pbits = ptbase[sindex];
1819
1820                         if (pbits & PG_MANAGED) {
1821                                 m = NULL;
1822                                 if (pbits & PG_A) {
1823                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1824                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1825                                         pbits &= ~PG_A;
1826                                 }
1827                                 if (pbits & PG_M) {
1828                                         if (pmap_track_modified(i386_ptob(sindex))) {
1829                                                 if (m == NULL)
1830                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1831                                                 vm_page_dirty(m);
1832                                                 pbits &= ~PG_M;
1833                                         }
1834                                 }
1835                         }
1836
1837                         pbits &= ~PG_RW;
1838
1839                         if (pbits != ptbase[sindex]) {
1840                                 ptbase[sindex] = pbits;
1841                         }
1842                 }
1843         }
1844         pmap_inval_flush(&info);
1845 }
1846
1847 /*
1848  *      Insert the given physical page (p) at
1849  *      the specified virtual address (v) in the
1850  *      target physical map with the protection requested.
1851  *
1852  *      If specified, the page will be wired down, meaning
1853  *      that the related pte can not be reclaimed.
1854  *
1855  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
1856  *      or lose information.  That is, this routine must actually
1857  *      insert this page into the given map NOW.
1858  */
1859 void
1860 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1861            boolean_t wired)
1862 {
1863         vm_paddr_t pa;
1864         unsigned *pte;
1865         vm_paddr_t opa;
1866         vm_offset_t origpte, newpte;
1867         vm_page_t mpte;
1868         pmap_inval_info info;
1869
1870         if (pmap == NULL)
1871                 return;
1872
1873         va &= PG_FRAME;
1874 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
1875         if (va > VM_MAX_KERNEL_ADDRESS)
1876                 panic("pmap_enter: toobig");
1877         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
1878                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%x)", va);
1879 #endif
1880
1881         mpte = NULL;
1882         /*
1883          * In the case that a page table page is not
1884          * resident, we are creating it here.
1885          */
1886         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
1887                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1888         }
1889
1890         pmap_inval_init(&info);
1891         pte = pmap_pte(pmap, va);
1892
1893         /*
1894          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1895          */
1896         if (pte == NULL) {
1897                 panic("pmap_enter: invalid page directory pdir=%x, va=0x%x\n",
1898                      (unsigned) pmap->pm_pdir[PTDPTDI], va);
1899         }
1900
1901         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & PG_FRAME;
1902         pmap_inval_add(&info, pmap, va); /* XXX non-optimal */
1903         origpte = *(vm_offset_t *)pte;
1904         opa = origpte & PG_FRAME;
1905
1906         if (origpte & PG_PS)
1907                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1908
1909         /*
1910          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1911          */
1912         if (origpte && (opa == pa)) {
1913                 /*
1914                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1915                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1916                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1917                  * the PT page will be also.
1918                  */
1919                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
1920                         pmap->pm_stats.wired_count++;
1921                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
1922                         pmap->pm_stats.wired_count--;
1923
1924 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1925                 if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) origpte)) {
1926                         printf(
1927         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1928                             va, origpte);
1929                 }
1930 #endif
1931
1932                 /*
1933                  * Remove extra pte reference
1934                  */
1935                 if (mpte)
1936                         mpte->hold_count--;
1937
1938                 if ((prot & VM_PROT_WRITE) && (origpte & PG_V)) {
1939                         if ((origpte & PG_RW) == 0)
1940                                 *pte |= PG_RW;
1941                         pmap_inval_flush(&info);
1942                         return;
1943                 }
1944
1945                 /*
1946                  * We might be turning off write access to the page,
1947                  * so we go ahead and sense modify status.
1948                  */
1949                 if (origpte & PG_MANAGED) {
1950                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
1951                                 vm_page_t om;
1952                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1953                                 vm_page_dirty(om);
1954                         }
1955                         pa |= PG_MANAGED;
1956                 }
1957                 goto validate;
1958         }
1959         /*
1960          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1961          * handle validating new mapping.
1962          */
1963         if (opa) {
1964                 int err;
1965                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
1966                 if (err)
1967                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%x", va);
1968         }
1969
1970         /*
1971          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1972          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1973          * called at interrupt time.
1974          */
1975         if (pmap_initialized &&
1976             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1977                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1978                 pa |= PG_MANAGED;
1979         }
1980
1981         /*
1982          * Increment counters
1983          */
1984         pmap->pm_stats.resident_count++;
1985         if (wired)
1986                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1987
1988 validate:
1989         /*
1990          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1991          */
1992         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
1993
1994         if (wired)
1995                 newpte |= PG_W;
1996         if (va < UPT_MIN_ADDRESS)
1997                 newpte |= PG_U;
1998         if (pmap == kernel_pmap)
1999                 newpte |= pgeflag;
2000
2001         /*
2002          * if the mapping or permission bits are different, we need
2003          * to update the pte.
2004          */
2005         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2006                 *pte = newpte | PG_A;
2007         }
2008         pmap_inval_flush(&info);
2009 }
2010
2011 /*
2012  * this code makes some *MAJOR* assumptions:
2013  * 1. Current pmap & pmap exists.
2014  * 2. Not wired.
2015  * 3. Read access.
2016  * 4. No page table pages.
2017  * 5. Tlbflush is deferred to calling procedure.
2018  * 6. Page IS managed.
2019  * but is *MUCH* faster than pmap_enter...
2020  */
2021
2022 static vm_page_t
2023 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_page_t mpte)
2024 {
2025         unsigned *pte;
2026         vm_paddr_t pa;
2027         pmap_inval_info info;
2028
2029         pmap_inval_init(&info);
2030
2031         /*
2032          * In the case that a page table page is not
2033          * resident, we are creating it here.
2034          */
2035         if (va < UPT_MIN_ADDRESS) {
2036                 unsigned ptepindex;
2037                 vm_offset_t ptepa;
2038
2039                 /*
2040                  * Calculate pagetable page index
2041                  */
2042                 ptepindex = va >> PDRSHIFT;
2043                 if (mpte && (mpte->pindex == ptepindex)) {
2044                         mpte->hold_count++;
2045                 } else {
2046 retry:
2047                         /*
2048                          * Get the page directory entry
2049                          */
2050                         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
2051
2052                         /*
2053                          * If the page table page is mapped, we just increment
2054                          * the hold count, and activate it.
2055                          */
2056                         if (ptepa) {
2057                                 if (ptepa & PG_PS)
2058                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
2059                                 if (pmap->pm_ptphint &&
2060                                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2061                                         mpte = pmap->pm_ptphint;
2062                                 } else {
2063                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2064                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2065                                 }
2066                                 if (mpte == NULL)
2067                                         goto retry;
2068                                 mpte->hold_count++;
2069                         } else {
2070                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2071                         }
2072                 }
2073         } else {
2074                 mpte = NULL;
2075         }
2076
2077         /*
2078          * This call to vtopte makes the assumption that we are
2079          * entering the page into the current pmap.  In order to support
2080          * quick entry into any pmap, one would likely use pmap_pte_quick.
2081          * But that isn't as quick as vtopte.
2082          */
2083         pte = (unsigned *)vtopte(va);
2084         if (*pte) {
2085                 if (mpte)
2086                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte, &info);
2087                 return 0;
2088         }
2089
2090         /*
2091          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2092          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2093          * called at interrupt time.
2094          */
2095         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0)
2096                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2097
2098         /*
2099          * Increment counters
2100          */
2101         pmap->pm_stats.resident_count++;
2102
2103         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2104
2105         /*
2106          * Now validate mapping with RO protection
2107          */
2108         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2109                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2110         else
2111                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2112
2113         return mpte;
2114 }
2115
2116 /*
2117  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2118  * to be used for panic dumps.
2119  */
2120 void *
2121 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2122 {
2123         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2124         return ((void *)crashdumpmap);
2125 }
2126
2127 #define MAX_INIT_PT (96)
2128 /*
2129  * pmap_object_init_pt preloads the ptes for a given object
2130  * into the specified pmap.  This eliminates the blast of soft
2131  * faults on process startup and immediately after an mmap.
2132  */
2133 void
2134 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_object_t object,
2135                     vm_pindex_t pindex, vm_size_t size, int limit)
2136 {
2137         vm_offset_t tmpidx;
2138         int psize;
2139         vm_page_t p, mpte;
2140         int objpgs;
2141
2142         if (pmap == NULL || object == NULL)
2143                 return;
2144
2145         /*
2146          * This code maps large physical mmap regions into the
2147          * processor address space.  Note that some shortcuts
2148          * are taken, but the code works.
2149          */
2150         if (pseflag &&
2151                 (object->type == OBJT_DEVICE) &&
2152                 ((addr & (NBPDR - 1)) == 0) &&
2153                 ((size & (NBPDR - 1)) == 0) ) {
2154                 int i;
2155                 vm_page_t m[1];
2156                 unsigned int ptepindex;
2157                 int npdes;
2158                 vm_offset_t ptepa;
2159
2160                 if (pmap->pm_pdir[ptepindex = (addr >> PDRSHIFT)])
2161                         return;
2162
2163 retry:
2164                 p = vm_page_lookup(object, pindex);
2165                 if (p && vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "init4p"))
2166                         goto retry;
2167
2168                 if (p == NULL) {
2169                         p = vm_page_alloc(object, pindex, VM_ALLOC_NORMAL);
2170                         if (p == NULL)
2171                                 return;
2172                         m[0] = p;
2173
2174                         if (vm_pager_get_pages(object, m, 1, 0) != VM_PAGER_OK) {
2175                                 vm_page_free(p);
2176                                 return;
2177                         }
2178
2179                         p = vm_page_lookup(object, pindex);
2180                         vm_page_wakeup(p);
2181                 }
2182
2183                 ptepa = (vm_offset_t) VM_PAGE_TO_PHYS(p);
2184                 if (ptepa & (NBPDR - 1)) {
2185                         return;
2186                 }
2187
2188                 p->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
2189
2190                 pmap->pm_stats.resident_count += size >> PAGE_SHIFT;
2191                 npdes = size >> PDRSHIFT;
2192                 for(i=0;i<npdes;i++) {
2193                         pmap->pm_pdir[ptepindex] =
2194                                 (pd_entry_t) (ptepa | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_PS);
2195                         ptepa += NBPDR;
2196                         ptepindex += 1;
2197                 }
2198                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2199                 cpu_invltlb();
2200                 smp_invltlb();
2201                 return;
2202         }
2203
2204         psize = i386_btop(size);
2205
2206         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2207                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2208                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2209                 return;
2210         }
2211
2212         if (psize + pindex > object->size) {
2213                 if (object->size < pindex)
2214                         return;
2215                 psize = object->size - pindex;
2216         }
2217
2218         mpte = NULL;
2219         /*
2220          * if we are processing a major portion of the object, then scan the
2221          * entire thing.
2222          */
2223         if (psize > (object->resident_page_count >> 2)) {
2224                 objpgs = psize;
2225
2226                 for (p = TAILQ_FIRST(&object->memq);
2227                     ((objpgs > 0) && (p != NULL));
2228                     p = TAILQ_NEXT(p, listq)) {
2229
2230                         tmpidx = p->pindex;
2231                         if (tmpidx < pindex) {
2232                                 continue;
2233                         }
2234                         tmpidx -= pindex;
2235                         if (tmpidx >= psize) {
2236                                 continue;
2237                         }
2238                         /*
2239                          * don't allow an madvise to blow away our really
2240                          * free pages allocating pv entries.
2241                          */
2242                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2243                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2244                                 break;
2245                         }
2246                         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2247                                 (p->busy == 0) &&
2248                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2249                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2250                                         vm_page_deactivate(p);
2251                                 vm_page_busy(p);
2252                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2253                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2254                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2255                                 vm_page_wakeup(p);
2256                         }
2257                         objpgs -= 1;
2258                 }
2259         } else {
2260                 /*
2261                  * else lookup the pages one-by-one.
2262                  */
2263                 for (tmpidx = 0; tmpidx < psize; tmpidx += 1) {
2264                         /*
2265                          * don't allow an madvise to blow away our really
2266                          * free pages allocating pv entries.
2267                          */
2268                         if ((limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2269                             vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2270                                 break;
2271                         }
2272                         p = vm_page_lookup(object, tmpidx + pindex);
2273                         if (p &&
2274                             ((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2275                                 (p->busy == 0) &&
2276                             (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2277                                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2278                                         vm_page_deactivate(p);
2279                                 vm_page_busy(p);
2280                                 mpte = pmap_enter_quick(pmap,
2281                                         addr + i386_ptob(tmpidx), p, mpte);
2282                                 vm_page_flag_set(p, PG_MAPPED);
2283                                 vm_page_wakeup(p);
2284                         }
2285                 }
2286         }
2287 }
2288
2289 /*
2290  * pmap_prefault provides a quick way of clustering
2291  * pagefaults into a processes address space.  It is a "cousin"
2292  * of pmap_object_init_pt, except it runs at page fault time instead
2293  * of mmap time.
2294  */
2295 #define PFBAK 4
2296 #define PFFOR 4
2297 #define PAGEORDER_SIZE (PFBAK+PFFOR)
2298
2299 static int pmap_prefault_pageorder[] = {
2300         -PAGE_SIZE, PAGE_SIZE,
2301         -2 * PAGE_SIZE, 2 * PAGE_SIZE,
2302         -3 * PAGE_SIZE, 3 * PAGE_SIZE
2303         -4 * PAGE_SIZE, 4 * PAGE_SIZE
2304 };
2305
2306 void
2307 pmap_prefault(pmap_t pmap, vm_offset_t addra, vm_map_entry_t entry)
2308 {
2309         int i;
2310         vm_offset_t starta;
2311         vm_offset_t addr;
2312         vm_pindex_t pindex;
2313         vm_page_t m, mpte;
2314         vm_object_t object;
2315
2316         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace)))
2317                 return;
2318
2319         object = entry->object.vm_object;
2320
2321         starta = addra - PFBAK * PAGE_SIZE;
2322         if (starta < entry->start) {
2323                 starta = entry->start;
2324         } else if (starta > addra) {
2325                 starta = 0;
2326         }
2327
2328         mpte = NULL;
2329         for (i = 0; i < PAGEORDER_SIZE; i++) {
2330                 vm_object_t lobject;
2331                 unsigned *pte;
2332
2333                 addr = addra + pmap_prefault_pageorder[i];
2334                 if (addr > addra + (PFFOR * PAGE_SIZE))
2335                         addr = 0;
2336
2337                 if (addr < starta || addr >= entry->end)
2338                         continue;
2339
2340                 if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == NULL)
2341                         continue;
2342
2343                 pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2344                 if (*pte)
2345                         continue;
2346
2347                 pindex = ((addr - entry->start) + entry->offset) >> PAGE_SHIFT;
2348                 lobject = object;
2349                 for (m = vm_page_lookup(lobject, pindex);
2350                     (!m && (lobject->type == OBJT_DEFAULT) && (lobject->backing_object));
2351                     lobject = lobject->backing_object) {
2352                         if (lobject->backing_object_offset & PAGE_MASK)
2353                                 break;
2354                         pindex += (lobject->backing_object_offset >> PAGE_SHIFT);
2355                         m = vm_page_lookup(lobject->backing_object, pindex);
2356                 }
2357
2358                 /*
2359                  * give-up when a page is not in memory
2360                  */
2361                 if (m == NULL)
2362                         break;
2363
2364                 if (((m->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2365                         (m->busy == 0) &&
2366                     (m->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2367
2368                         if ((m->queue - m->pc) == PQ_CACHE) {
2369                                 vm_page_deactivate(m);
2370                         }
2371                         vm_page_busy(m);
2372                         mpte = pmap_enter_quick(pmap, addr, m, mpte);
2373                         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2374                         vm_page_wakeup(m);
2375                 }
2376         }
2377 }
2378
2379 /*
2380  *      Routine:        pmap_change_wiring
2381  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2382  *                      pair.
2383  *      In/out conditions:
2384  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2385  */
2386 void
2387 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2388 {
2389         unsigned *pte;
2390
2391         if (pmap == NULL)
2392                 return;
2393
2394         pte = pmap_pte(pmap, va);
2395
2396         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2397                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2398         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2399                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2400
2401         /*
2402          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2403          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2404          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2405          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2406          * wiring changes.
2407          */
2408 #ifdef SMP
2409         if (wired)
2410                 atomic_set_int(pte, PG_W);
2411         else
2412                 atomic_clear_int(pte, PG_W);
2413 #else
2414         if (wired)
2415                 atomic_set_int_nonlocked(pte, PG_W);
2416         else
2417                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_W);
2418 #endif
2419 }
2420
2421
2422
2423 /*
2424  *      Copy the range specified by src_addr/len
2425  *      from the source map to the range dst_addr/len
2426  *      in the destination map.
2427  *
2428  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2429  */
2430 void
2431 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2432         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2433 {
2434         pmap_inval_info info;
2435         vm_offset_t addr;
2436         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2437         vm_offset_t pdnxt;
2438         unsigned src_frame, dst_frame;
2439         vm_page_t m;
2440
2441         if (dst_addr != src_addr)
2442                 return;
2443
2444         src_frame = ((unsigned) src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2445         if (src_frame != (((unsigned) PTDpde) & PG_FRAME)) {
2446                 return;
2447         }
2448
2449         dst_frame = ((unsigned) dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI]) & PG_FRAME;
2450         if (dst_frame != (((unsigned) APTDpde) & PG_FRAME)) {
2451                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
2452                 /* The page directory is not shared between CPUs */
2453                 cpu_invltlb();
2454         }
2455         pmap_inval_init(&info);
2456         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
2457         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
2458
2459         for(addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2460                 unsigned *src_pte, *dst_pte;
2461                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2462                 vm_offset_t srcptepaddr;
2463                 unsigned ptepindex;
2464
2465                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
2466                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
2467
2468                 /*
2469                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2470                  * way below the low water mark of free pages or way
2471                  * above high water mark of used pv entries.
2472                  */
2473                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2474                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2475                         break;
2476
2477                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2478                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2479
2480                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2481                 if (srcptepaddr == 0)
2482                         continue;
2483
2484                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
2485                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2486                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
2487                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2488                         }
2489                         continue;
2490                 }
2491
2492                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2493                 if ((srcmpte == NULL) ||
2494                         (srcmpte->hold_count == 0) || (srcmpte->flags & PG_BUSY))
2495                         continue;
2496
2497                 if (pdnxt > end_addr)
2498                         pdnxt = end_addr;
2499
2500                 src_pte = (unsigned *) vtopte(addr);
2501                 dst_pte = (unsigned *) avtopte(addr);
2502                 while (addr < pdnxt) {
2503                         unsigned ptetemp;
2504                         ptetemp = *src_pte;
2505                         /*
2506                          * we only virtual copy managed pages
2507                          */
2508                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
2509                                 /*
2510                                  * We have to check after allocpte for the
2511                                  * pte still being around...  allocpte can
2512                                  * block.
2513                                  */
2514                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2515                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte)) {
2516                                         /*
2517                                          * Clear the modified and
2518                                          * accessed (referenced) bits
2519                                          * during the copy.
2520                                          */
2521                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2522                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
2523                                         dst_pmap->pm_stats.resident_count++;
2524                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2525                                                 dstmpte, m);
2526                                 } else {
2527                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
2528                                 }
2529                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2530                                         break;
2531                         }
2532                         addr += PAGE_SIZE;
2533                         src_pte++;
2534                         dst_pte++;
2535                 }
2536         }
2537         pmap_inval_flush(&info);
2538 }
2539
2540 /*
2541  *      Routine:        pmap_kernel
2542  *      Function:
2543  *              Returns the physical map handle for the kernel.
2544  */
2545 pmap_t
2546 pmap_kernel(void)
2547 {
2548         return (kernel_pmap);
2549 }
2550
2551 /*
2552  * pmap_zero_page:
2553  *
2554  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2555  *      contents.
2556  *
2557  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2558  *      required.
2559  */
2560 void
2561 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2562 {
2563         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2564
2565         crit_enter();
2566         if (*(int *)gd->gd_CMAP3)
2567                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2568         *(int *)gd->gd_CMAP3 =
2569                     PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2570         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2571
2572 #if defined(I686_CPU)
2573         if (cpu_class == CPUCLASS_686)
2574                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2575         else
2576 #endif
2577                 bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2578         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2579         crit_exit();
2580 }
2581
2582 /*
2583  * pmap_zero_page:
2584  *
2585  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2586  *      its contents with bzero.
2587  *
2588  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2589  */
2590 void
2591 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2592 {
2593         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2594
2595         crit_enter();
2596         if (*(int *) gd->gd_CMAP3)
2597                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2598         *(int *) gd->gd_CMAP3 = PG_V | PG_RW | (phys & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2599         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR3);
2600
2601 #if defined(I686_CPU)
2602         if (cpu_class == CPUCLASS_686 && off == 0 && size == PAGE_SIZE)
2603                 i686_pagezero(gd->gd_CADDR3);
2604         else
2605 #endif
2606                 bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2607         *(int *) gd->gd_CMAP3 = 0;
2608         crit_exit();
2609 }
2610
2611 /*
2612  * pmap_copy_page:
2613  *
2614  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2615  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2616  *      is required.
2617  */
2618 void
2619 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2620 {
2621         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2622
2623         crit_enter();
2624         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2625                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2626         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2627                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2628
2629         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2630         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2631
2632         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2633         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2634
2635         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2636
2637         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2638         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2639         crit_exit();
2640 }
2641
2642 /*
2643  * pmap_copy_page_frag:
2644  *
2645  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2646  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2647  *      is required.
2648  */
2649 void
2650 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2651 {
2652         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2653
2654         crit_enter();
2655         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2656                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2657         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2658                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2659
2660         *(int *) gd->gd_CMAP1 = PG_V | (src & PG_FRAME) | PG_A;
2661         *(int *) gd->gd_CMAP2 = PG_V | PG_RW | (dst & PG_FRAME) | PG_A | PG_M;
2662
2663         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR1);
2664         cpu_invlpg(gd->gd_CADDR2);
2665
2666         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2667               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2668               bytes);
2669
2670         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2671         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2672         crit_exit();
2673 }
2674
2675
2676 /*
2677  *      Routine:        pmap_pageable
2678  *      Function:
2679  *              Make the specified pages (by pmap, offset)
2680  *              pageable (or not) as requested.
2681  *
2682  *              A page which is not pageable may not take
2683  *              a fault; therefore, its page table entry
2684  *              must remain valid for the duration.
2685  *
2686  *              This routine is merely advisory; pmap_enter
2687  *              will specify that these pages are to be wired
2688  *              down (or not) as appropriate.
2689  */
2690 void
2691 pmap_pageable(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, boolean_t pageable)
2692 {
2693 }
2694
2695 /*
2696  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2697  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2698  * be changed upwards or downwards in the future; it
2699  * is only necessary that true be returned for a small
2700  * subset of pmaps for proper page aging.
2701  */
2702 boolean_t
2703 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2704 {
2705         pv_entry_t pv;
2706         int loops = 0;
2707         int s;
2708
2709         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2710                 return FALSE;
2711
2712         s = splvm();
2713
2714         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2715                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2716                         splx(s);
2717                         return TRUE;
2718                 }
2719                 loops++;
2720                 if (loops >= 16)
2721                         break;
2722         }
2723         splx(s);
2724         return (FALSE);
2725 }
2726
2727 #define PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2728 /*
2729  * Remove all pages from specified address space
2730  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2731  * is special cased for current process only, but
2732  * can have the more generic (and slightly slower)
2733  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2734  * in the case of running down an entire address space.
2735  */
2736 void
2737 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2738 {
2739         unsigned *pte, tpte;
2740         pv_entry_t pv, npv;
2741         int s;
2742         vm_page_t m;
2743         pmap_inval_info info;
2744
2745 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2746         if (!curproc || (pmap != vmspace_pmap(curproc->p_vmspace))) {
2747                 printf("warning: pmap_remove_pages called with non-current pmap\n");
2748                 return;
2749         }
2750 #endif
2751
2752         pmap_inval_init(&info);
2753         s = splvm();
2754         for(pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2755                 pv;
2756                 pv = npv) {
2757
2758                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2759                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2760                         continue;
2761                 }
2762
2763 #ifdef PMAP_REMOVE_PAGES_CURPROC_ONLY
2764                 pte = (unsigned *)vtopte(pv->pv_va);
2765 #else
2766                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2767 #endif
2768                 pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2769                 tpte = *pte;
2770
2771 /*
2772  * We cannot remove wired pages from a process' mapping at this time
2773  */
2774                 if (tpte & PG_W) {
2775                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2776                         continue;
2777                 }
2778                 *pte = 0;
2779
2780                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2781
2782                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2783                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %x", tpte));
2784
2785                 pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count--;
2786
2787                 /*
2788                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2789                  */
2790                 if (tpte & PG_M) {
2791                         vm_page_dirty(m);
2792                 }
2793
2794
2795                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2796                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2797
2798                 m->md.pv_list_count--;
2799                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2800                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL) {
2801                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2802                 }
2803
2804                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2805                 free_pv_entry(pv);
2806         }
2807         pmap_inval_flush(&info);
2808         splx(s);
2809 }
2810
2811 /*
2812  * pmap_testbit tests bits in pte's
2813  * note that the testbit/changebit routines are inline,
2814  * and a lot of things compile-time evaluate.
2815  */
2816 static boolean_t
2817 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2818 {
2819         pv_entry_t pv;
2820         unsigned *pte;
2821         int s;
2822
2823         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2824                 return FALSE;
2825
2826         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2827                 return FALSE;
2828
2829         s = splvm();
2830
2831         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2832                 /*
2833                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2834                  * mark clean_map and ptes as never
2835                  * modified.
2836                  */
2837                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
2838                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2839                                 continue;
2840                 }
2841
2842 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2843                 if (!pv->pv_pmap) {
2844                         printf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2845                         continue;
2846                 }
2847 #endif
2848                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2849                 if (*pte & bit) {
2850                         splx(s);
2851                         return TRUE;
2852                 }
2853         }
2854         splx(s);
2855         return (FALSE);
2856 }
2857
2858 /*
2859  * this routine is used to modify bits in ptes
2860  */
2861 static __inline void
2862 pmap_changebit(vm_page_t m, int bit, boolean_t setem)
2863 {
2864         struct pmap_inval_info info;
2865         pv_entry_t pv;
2866         unsigned *pte;
2867         int s;
2868
2869         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2870                 return;
2871
2872         pmap_inval_init(&info);
2873         s = splvm();
2874
2875         /*
2876          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2877          * setting RO do we need to clear the VAC?
2878          */
2879         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2880                 /*
2881                  * don't write protect pager mappings
2882                  */
2883                 if (!setem && (bit == PG_RW)) {
2884                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2885                                 continue;
2886                 }
2887
2888 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2889                 if (!pv->pv_pmap) {
2890                         printf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2891                         continue;
2892                 }
2893 #endif
2894
2895                 /*
2896                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2897                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
2898                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
2899                  */
2900                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2901                 if (bit == PG_RW)
2902                         pmap_inval_add(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2903
2904                 if (setem) {
2905 #ifdef SMP
2906                         atomic_set_int(pte, bit);
2907 #else
2908                         atomic_set_int_nonlocked(pte, bit);
2909 #endif
2910                 } else {
2911                         vm_offset_t pbits = *(vm_offset_t *)pte;
2912                         if (pbits & bit) {
2913                                 if (bit == PG_RW) {
2914                                         if (pbits & PG_M) {
2915                                                 vm_page_dirty(m);
2916                                         }
2917 #ifdef SMP
2918                                         atomic_clear_int(pte, PG_M|PG_RW);
2919 #else
2920                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_M|PG_RW);
2921 #endif
2922                                 } else {
2923 #ifdef SMP
2924                                         atomic_clear_int(pte, bit);
2925 #else
2926                                         atomic_clear_int_nonlocked(pte, bit);
2927 #endif
2928                                 }
2929                         }
2930                 }
2931         }
2932         pmap_inval_flush(&info);
2933         splx(s);
2934 }
2935
2936 /*
2937  *      pmap_page_protect:
2938  *
2939  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
2940  */
2941 void
2942 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2943 {
2944         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2945                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2946                         pmap_changebit(m, PG_RW, FALSE);
2947                 } else {
2948                         pmap_remove_all(m);
2949                 }
2950         }
2951 }
2952
2953 vm_paddr_t
2954 pmap_phys_address(int ppn)
2955 {
2956         return (i386_ptob(ppn));
2957 }
2958
2959 /*
2960  *      pmap_ts_referenced:
2961  *
2962  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2963  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2964  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2965  *      reference bits set.
2966  *
2967  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2968  *      should be tested and standardized at some point in the future for
2969  *      optimal aging of shared pages.
2970  */
2971 int
2972 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2973 {
2974         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2975         unsigned *pte;
2976         int s;
2977         int rtval = 0;
2978
2979         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2980                 return (rtval);
2981
2982         s = splvm();
2983
2984         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2985
2986                 pvf = pv;
2987
2988                 do {
2989                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2990
2991                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2992
2993                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2994
2995                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
2996                                 continue;
2997
2998                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2999
3000                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3001 #ifdef SMP
3002                                 atomic_clear_int(pte, PG_A);
3003 #else
3004                                 atomic_clear_int_nonlocked(pte, PG_A);
3005 #endif
3006                                 rtval++;
3007                                 if (rtval > 4) {
3008                                         break;
3009                                 }
3010                         }
3011                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3012         }
3013         splx(s);
3014
3015         return (rtval);
3016 }
3017
3018 /*
3019  *      pmap_is_modified:
3020  *
3021  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3022  *      in any physical maps.
3023  */
3024 boolean_t
3025 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3026 {
3027         return pmap_testbit(m, PG_M);
3028 }
3029
3030 /*
3031  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3032  */
3033 void
3034 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3035 {
3036         pmap_changebit(m, PG_M, FALSE);
3037 }
3038
3039 /*
3040  *      pmap_clear_reference:
3041  *
3042  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3043  */
3044 void
3045 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3046 {
3047         pmap_changebit(m, PG_A, FALSE);
3048 }
3049
3050 /*
3051  * Miscellaneous support routines follow
3052  */
3053
3054 static void
3055 i386_protection_init(void)
3056 {
3057         int *kp, prot;
3058
3059         kp = protection_codes;
3060         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3061                 switch (prot) {
3062                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3063                         /*
3064                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3065                          * so just make it readable.
3066                          */
3067                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3068                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3069                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3070                         *kp++ = 0;
3071                         break;
3072                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3073                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3074                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3075                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3076                         *kp++ = PG_RW;
3077                         break;
3078                 }
3079         }
3080 }
3081
3082 /*
3083  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3084  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3085  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3086  * NOT real memory.
3087  *
3088  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3089  * a time.
3090  */
3091 void *
3092 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3093 {
3094         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3095         unsigned *pte;
3096
3097         offset = pa & PAGE_MASK;
3098         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3099
3100         va = kmem_alloc_pageable(kernel_map, size);
3101         if (!va)
3102                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3103
3104         pa = pa & PG_FRAME;
3105         for (tmpva = va; size > 0;) {
3106                 pte = (unsigned *)vtopte(tmpva);
3107                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3108                 size -= PAGE_SIZE;
3109                 tmpva += PAGE_SIZE;
3110                 pa += PAGE_SIZE;
3111         }
3112         cpu_invltlb();
3113         smp_invltlb();
3114
3115         return ((void *)(va + offset));
3116 }
3117
3118 void
3119 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3120 {
3121         vm_offset_t base, offset;
3122
3123         base = va & PG_FRAME;
3124         offset = va & PAGE_MASK;
3125         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3126         kmem_free(kernel_map, base, size);
3127 }
3128
3129 /*
3130  * perform the pmap work for mincore
3131  */
3132 int
3133 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3134 {
3135         unsigned *ptep, pte;
3136         vm_page_t m;
3137         int val = 0;
3138
3139         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3140         if (ptep == 0) {
3141                 return 0;
3142         }
3143
3144         if ((pte = *ptep) != 0) {
3145                 vm_offset_t pa;
3146
3147                 val = MINCORE_INCORE;
3148                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3149                         return val;
3150
3151                 pa = pte & PG_FRAME;
3152
3153                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3154
3155                 /*
3156                  * Modified by us
3157                  */
3158                 if (pte & PG_M)
3159                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3160                 /*
3161                  * Modified by someone
3162                  */
3163                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3164                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3165                 /*
3166                  * Referenced by us
3167                  */
3168                 if (pte & PG_A)
3169                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3170
3171                 /*
3172                  * Referenced by someone
3173                  */
3174                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3175                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3176                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3177                 }
3178         }
3179         return val;
3180 }
3181
3182 void
3183 pmap_activate(struct proc *p)
3184 {
3185         pmap_t  pmap;
3186
3187         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3188 #if defined(SMP)
3189         atomic_set_int(&pmap->pm_active, 1 << mycpu->gd_cpuid);
3190 #else
3191         pmap->pm_active |= 1;
3192 #endif
3193 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3194         tlb_flush_count++;
3195 #endif
3196         p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pdir);
3197         load_cr3(p->p_thread->td_pcb->pcb_cr3);
3198 }
3199
3200 vm_offset_t
3201 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3202 {
3203
3204         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3205                 return addr;
3206         }
3207
3208         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3209         return addr;
3210 }
3211
3212
3213 #if defined(PMAP_DEBUG)
3214 int
3215 pmap_pid_dump(int pid)
3216 {
3217         pmap_t pmap;
3218         struct proc *p;
3219         int npte = 0;
3220         int index;
3221         FOREACH_PROC_IN_SYSTEM(p) {
3222                 if (p->p_pid != pid)
3223                         continue;
3224
3225                 if (p->p_vmspace) {
3226                         int i,j;
3227                         index = 0;
3228                         pmap = vmspace_pmap(p->p_vmspace);
3229                         for(i=0;i<1024;i++) {
3230                                 pd_entry_t *pde;
3231                                 unsigned *pte;
3232                                 unsigned base = i << PDRSHIFT;
3233
3234                                 pde = &pmap->pm_pdir[i];
3235                                 if (pde && pmap_pde_v(pde)) {
3236                                         for(j=0;j<1024;j++) {
3237                                                 unsigned va = base + (j << PAGE_SHIFT);
3238                                                 if (va >= (vm_offset_t) VM_MIN_KERNEL_ADDRESS) {
3239                                                         if (index) {
3240                                                                 index = 0;
3241                                                                 printf("\n");
3242                                                         }
3243                                                         return npte;
3244                                                 }
3245                                                 pte = pmap_pte_quick( pmap, va);
3246                                                 if (pte && pmap_pte_v(pte)) {
3247                                                         vm_offset_t pa;
3248                                                         vm_page_t m;
3249                                                         pa = *(int *)pte;
3250                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3251                                                         printf("va: 0x%x, pt: 0x%x, h: %d, w: %d, f: 0x%x",
3252                                                                 va, pa, m->hold_count, m->wire_count, m->flags);
3253                                                         npte++;
3254                                                         index++;
3255                                                         if (index >= 2) {
3256                                                                 index = 0;
3257                                                                 printf("\n");
3258                                                         } else {
3259                                                                 printf(" ");
3260                                                         }
3261                                                 }
3262                                         }
3263                                 }
3264                         }
3265                 }
3266         }
3267         return npte;
3268 }
3269 #endif
3270
3271 #if defined(DEBUG)
3272
3273 static void     pads (pmap_t pm);
3274 void            pmap_pvdump (vm_paddr_t pa);
3275
3276 /* print address space of pmap*/
3277 static void
3278 pads(pmap_t pm)
3279 {
3280         unsigned va, i, j;
3281         unsigned *ptep;
3282
3283         if (pm == kernel_pmap)
3284                 return;
3285         for (i = 0; i < 1024; i++)
3286                 if (pm->pm_pdir[i])
3287                         for (j = 0; j < 1024; j++) {
3288                                 va = (i << PDRSHIFT) + (j << PAGE_SHIFT);
3289                                 if (pm == kernel_pmap && va < KERNBASE)
3290                                         continue;
3291                                 if (pm != kernel_pmap && va > UPT_MAX_ADDRESS)
3292                                         continue;
3293                                 ptep = pmap_pte_quick(pm, va);
3294                                 if (pmap_pte_v(ptep))
3295                                         printf("%x:%x ", va, *(int *) ptep);
3296                         };
3297
3298 }
3299
3300 void
3301 pmap_pvdump(vm_paddr_t pa)
3302 {
3303         pv_entry_t pv;
3304         vm_page_t m;
3305
3306         printf("pa %08llx", (long long)pa);
3307         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3308         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3309 #ifdef used_to_be
3310                 printf(" -> pmap %p, va %x, flags %x",
3311                     (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_flags);
3312 #endif
3313                 printf(" -> pmap %p, va %x", (void *)pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3314                 pads(pv->pv_pmap);
3315         }
3316         printf(" ");
3317 }
3318 #endif