kernel - Fix p->p_lock race and remove unused procedures
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel64 / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
5  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
6  * Copyright (c) 1994 David Greenman
7  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm
8  * Copyright (c) 2005-2008 Alan L. Cox <alc@cs.rice.edu>
9  * Copyright (c) 2008, 2009 The DragonFly Project.
10  * Copyright (c) 2008, 2009 Jordan Gordeev.
11  * All rights reserved.
12  *
13  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
14  * the Systems Programming Group of the University of Utah Computer
15  * Science Department and William Jolitz of UUNET Technologies Inc.
16  *
17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
18  * modification, are permitted provided that the following conditions
19  * are met:
20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
25  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
26  *    must display the following acknowledgement:
27  *      This product includes software developed by the University of
28  *      California, Berkeley and its contributors.
29  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
30  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
31  *    without specific prior written permission.
32  *
33  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
34  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
35  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
36  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
37  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
38  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
39  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
40  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
41  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
42  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
43  * SUCH DAMAGE.
44  *
45  *      from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
46  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
47  */
48
49 /*
50  * Manages physical address maps.
51  */
52
53 #if JG
54 #include "opt_pmap.h"
55 #endif
56 #include "opt_msgbuf.h"
57
58 #include <sys/param.h>
59 #include <sys/systm.h>
60 #include <sys/kernel.h>
61 #include <sys/proc.h>
62 #include <sys/msgbuf.h>
63 #include <sys/vmmeter.h>
64 #include <sys/mman.h>
65 #include <sys/vmspace.h>
66
67 #include <vm/vm.h>
68 #include <vm/vm_param.h>
69 #include <sys/sysctl.h>
70 #include <sys/lock.h>
71 #include <vm/vm_kern.h>
72 #include <vm/vm_page.h>
73 #include <vm/vm_map.h>
74 #include <vm/vm_object.h>
75 #include <vm/vm_extern.h>
76 #include <vm/vm_pageout.h>
77 #include <vm/vm_pager.h>
78 #include <vm/vm_zone.h>
79
80 #include <sys/user.h>
81 #include <sys/thread2.h>
82 #include <sys/sysref2.h>
83 #include <sys/spinlock2.h>
84
85 #include <machine/cputypes.h>
86 #include <machine/md_var.h>
87 #include <machine/specialreg.h>
88 #include <machine/smp.h>
89 #include <machine/globaldata.h>
90 #include <machine/pmap.h>
91 #include <machine/pmap_inval.h>
92
93 #include <ddb/ddb.h>
94
95 #include <stdio.h>
96 #include <assert.h>
97 #include <stdlib.h>
98
99 #define PMAP_KEEP_PDIRS
100 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
101 #define PMAP_SHPGPERPROC 1000
102 #endif
103
104 #if defined(DIAGNOSTIC)
105 #define PMAP_DIAGNOSTIC
106 #endif
107
108 #define MINPV 2048
109
110 #if !defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
111 #define PMAP_INLINE __inline
112 #else
113 #define PMAP_INLINE
114 #endif
115
116 /*
117  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
118  */
119 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
120 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
121
122 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
123 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_WIRED) != 0)
124 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_M) != 0)
125 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_A) != 0)
126 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & VPTE_V) != 0)
127
128 /*
129  * Given a map and a machine independent protection code,
130  * convert to a vax protection code.
131  */
132 #define pte_prot(m, p)          \
133         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
134 static int protection_codes[8];
135
136 struct pmap kernel_pmap;
137 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
138
139 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
140
141 static vm_object_t kptobj;
142
143 static int nkpt;
144
145 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
146 uint64_t                KPDPphys;       /* phys addr of kernel level 3 */
147 uint64_t                KPML4phys;      /* phys addr of kernel level 4 */
148
149
150 /*
151  * Data for the pv entry allocation mechanism
152  */
153 static vm_zone_t pvzone;
154 static struct vm_zone pvzone_store;
155 static struct vm_object pvzone_obj;
156 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
157 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
158 static struct pv_entry *pvinit;
159
160 /*
161  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
162  */
163 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
164 caddr_t CADDR1 = 0;
165 static pt_entry_t *msgbufmap;
166
167 uint64_t KPTphys;
168
169 static PMAP_INLINE void free_pv_entry (pv_entry_t pv);
170 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
171 static void     i386_protection_init (void);
172 static __inline void    pmap_clearbit (vm_page_t m, int bit);
173
174 static void     pmap_remove_all (vm_page_t m);
175 static int pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
176                                 vm_offset_t sva);
177 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, vm_offset_t va);
178 static int pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
179                                 vm_offset_t va);
180 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
181 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
182                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
183
184 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
185
186 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
187 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
188 #if JGPMAP32
189 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
190 #endif
191 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
192 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t);
193
194 /*
195  * pmap_pte_quick:
196  *
197  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
198  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
199  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
200  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
201  *
202  *      Should only be called while in a critical section.
203  */
204 #if JGPMAP32
205 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
206
207 static pt_entry_t *
208 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
209 {
210         return pmap_pte(pmap, va);
211 }
212 #endif
213
214 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
215 static __inline vm_pindex_t
216 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
217 {
218         return va >> PDRSHIFT;
219 }
220
221 /* Return various clipped indexes for a given VA */
222 static __inline vm_pindex_t
223 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
224 {
225
226         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
227 }
228
229 static __inline vm_pindex_t
230 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
231 {
232
233         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
234 }
235
236 static __inline vm_pindex_t
237 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
238 {
239
240         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
241 }
242
243 static __inline vm_pindex_t
244 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
245 {
246
247         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
248 }
249
250 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
251 static __inline pml4_entry_t *
252 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
253 {
254
255         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
256 }
257
258 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
259 static __inline pdp_entry_t *
260 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
261 {
262         pdp_entry_t *pdpe;
263
264         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & VPTE_FRAME);
265         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
266 }
267
268 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
269 static __inline pdp_entry_t *
270 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
271 {
272         pml4_entry_t *pml4e;
273
274         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
275         if ((*pml4e & VPTE_V) == 0)
276                 return NULL;
277         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
278 }
279
280 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
281 static __inline pd_entry_t *
282 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
283 {
284         pd_entry_t *pde;
285
286         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & VPTE_FRAME);
287         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
288 }
289
290 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
291 static __inline pd_entry_t *
292 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
293 {
294         pdp_entry_t *pdpe;
295
296         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
297         if (pdpe == NULL || (*pdpe & VPTE_V) == 0)
298                  return NULL;
299         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
300 }
301
302 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
303 static __inline pt_entry_t *
304 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
305 {
306         pt_entry_t *pte;
307
308         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & VPTE_FRAME);
309         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
310 }
311
312 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
313 static __inline pt_entry_t *
314 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
315 {
316         pd_entry_t *pde;
317
318         pde = pmap_pde(pmap, va);
319         if (pde == NULL || (*pde & VPTE_V) == 0)
320                 return NULL;
321         if ((*pde & VPTE_PS) != 0)      /* compat with i386 pmap_pte() */
322                 return ((pt_entry_t *)pde);
323         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
324 }
325
326
327 #if JGV
328 PMAP_INLINE pt_entry_t *
329 vtopte(vm_offset_t va)
330 {
331         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT +
332                                   NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
333
334         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
335 }
336
337 static __inline pd_entry_t *
338 vtopde(vm_offset_t va)
339 {
340         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT +
341                                   NPML4EPGSHIFT)) - 1);
342
343         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
344 }
345 #else
346 static PMAP_INLINE pt_entry_t *
347 vtopte(vm_offset_t va)
348 {
349         pt_entry_t *x;
350         x = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
351         assert(x != NULL);
352         return x;
353 }
354
355 static __inline pd_entry_t *
356 vtopde(vm_offset_t va)
357 {
358         pd_entry_t *x;
359         x = pmap_pde(&kernel_pmap, va);
360         assert(x != NULL);
361         return x;
362 }
363 #endif
364
365 static uint64_t
366 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
367 {
368         uint64_t ret;
369
370         ret = *firstaddr;
371 #if JGV
372         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
373 #endif
374         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
375         return (ret);
376 }
377
378 static void
379 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
380 {
381         int i;
382         pml4_entry_t *KPML4virt;
383         pdp_entry_t *KPDPvirt;
384         pd_entry_t *KPDvirt;
385         pt_entry_t *KPTvirt;
386         int kpml4i = pmap_pml4e_index(ptov_offset);
387         int kpdpi = pmap_pdpe_index(ptov_offset);
388
389         /*
390          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
391          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
392          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
393          *
394          * Maxmem is in pages.
395          */
396         nkpt = (Maxmem * (sizeof(struct vm_page) * 2) + MSGBUF_SIZE) / NBPDR;
397
398         /*
399          * Allocate pages
400          */
401         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
402         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
403         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
404         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
405
406         KPML4virt = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
407         KPDPvirt = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDPphys);
408         KPDvirt = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPDphys);
409         KPTvirt = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPTphys);
410
411         bzero(KPML4virt, 1 * PAGE_SIZE);
412         bzero(KPDPvirt, NKPML4E * PAGE_SIZE);
413         bzero(KPDvirt, NKPDPE * PAGE_SIZE);
414         bzero(KPTvirt, nkpt * PAGE_SIZE);
415
416         /* Now map the page tables at their location within PTmap */
417         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
418                 KPDvirt[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
419                 KPDvirt[i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
420         }
421
422         /* And connect up the PD to the PDP */
423         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
424                 KPDPvirt[i + kpdpi] = KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
425                 KPDPvirt[i + kpdpi] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
426         }
427
428         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
429         KPML4virt[PML4PML4I] = KPML4phys;
430         KPML4virt[PML4PML4I] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
431
432         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
433         KPML4virt[kpml4i] = KPDPphys;
434         KPML4virt[kpml4i] |= VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
435 }
436
437 /*
438  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
439  *
440  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
441  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
442  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
443  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
444  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
445  *      (physical) address starting relative to 0]
446  */
447 void
448 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr, int64_t ptov_offset)
449 {
450         vm_offset_t va;
451         pt_entry_t *pte;
452
453         /*
454          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
455          */
456         create_pagetables(firstaddr, ptov_offset);
457
458         virtual_start = KvaStart + *firstaddr;
459         virtual_end = KvaEnd;
460
461         /*
462          * Initialize protection array.
463          */
464         i386_protection_init();
465
466         /*
467          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
468          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
469          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
470          *
471          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
472          * for mmu pages.
473          */
474         kernel_pmap.pm_pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(KPML4phys);
475         kernel_pmap.pm_count = 1;
476         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;  /* don't allow deactivation */
477         kernel_pmap.pm_pteobj = &kernel_object;
478         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
479         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
480         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
481         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
482
483         /*
484          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
485          * mapping of pages.
486          */
487 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
488         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
489
490         va = virtual_start;
491         pte = pmap_pte(&kernel_pmap, va);
492
493         /*
494          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
495          */
496         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
497
498 #if JGV
499         /*
500          * Crashdump maps.
501          */
502         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
503 #endif
504
505         /*
506          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
507          * /dev/mem.
508          */
509         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
510
511         /*
512          * msgbufp is used to map the system message buffer.
513          * XXX msgbufmap is not used.
514          */
515         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
516                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
517
518         virtual_start = va;
519
520         *CMAP1 = 0;
521
522         cpu_invltlb();
523 }
524
525 /*
526  *      Initialize the pmap module.
527  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
528  *      system needs to map virtual memory.
529  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
530  *      way, discontiguous physical memory.
531  */
532 void
533 pmap_init(void)
534 {
535         int i;
536         int initial_pvs;
537
538         /*
539          * object for kernel page table pages
540          */
541         /* JG I think the number can be arbitrary */
542         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
543
544         /*
545          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
546          * pv_head_table.
547          */
548
549         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
550                 vm_page_t m;
551
552                 m = &vm_page_array[i];
553                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
554                 m->md.pv_list_count = 0;
555         }
556
557         /*
558          * init the pv free list
559          */
560         initial_pvs = vm_page_array_size;
561         if (initial_pvs < MINPV)
562                 initial_pvs = MINPV;
563         pvzone = &pvzone_store;
564         pvinit = (struct pv_entry *) kmem_alloc(&kernel_map,
565                 initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
566         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry), pvinit,
567                 initial_pvs);
568
569         /*
570          * Now it is safe to enable pv_table recording.
571          */
572         pmap_initialized = TRUE;
573 }
574
575 /*
576  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
577  * high water mark so that the system can recover from excessive
578  * numbers of pv entries.
579  */
580 void
581 pmap_init2(void)
582 {
583         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
584
585         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
586         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
587         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
588         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
589         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
590 }
591
592
593 /***************************************************
594  * Low level helper routines.....
595  ***************************************************/
596
597 /*
598  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
599  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
600  * be managed anyhow.
601  *
602  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
603  * this function only applies to the kernel pmap.
604  */
605 static int
606 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
607 {
608         if (pmap != &kernel_pmap)
609                 return 1;
610         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
611                 return 1;
612         else
613                 return 0;
614 }
615
616 /*
617  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
618  *
619  * No requirements.
620  */
621 vm_paddr_t
622 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
623 {
624         vm_paddr_t rtval;
625         pt_entry_t *pte;
626         pd_entry_t pde, *pdep;
627
628         lwkt_gettoken(&vm_token);
629         rtval = 0;
630         pdep = pmap_pde(pmap, va);
631         if (pdep != NULL) {
632                 pde = *pdep;
633                 if (pde) {
634                         if ((pde & VPTE_PS) != 0) {
635                                 /* JGV */
636                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
637                         } else {
638                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
639                                 rtval = (*pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
640                         }
641                 }
642         }
643         lwkt_reltoken(&vm_token);
644         return rtval;
645 }
646
647 /*
648  *      Routine:        pmap_kextract
649  *      Function:
650  *              Extract the physical page address associated
651  *              kernel virtual address.
652  */
653 vm_paddr_t
654 pmap_kextract(vm_offset_t va)
655 {
656         pd_entry_t pde;
657         vm_paddr_t pa;
658
659         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
660
661         /*
662          * The DMAP region is not included in [KvaStart, KvaEnd)
663          */
664 #if 0
665         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
666                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
667         } else {
668 #endif
669                 pde = *vtopde(va);
670                 if (pde & VPTE_PS) {
671                         /* JGV */
672                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
673                 } else {
674                         /*
675                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
676                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
677                          * be used to access the PTE because it would use the
678                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
679                          * because the page table page is preserved by the
680                          * promotion.
681                          */
682                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
683                         pa = (pa & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
684                 }
685 #if 0
686         }
687 #endif
688         return pa;
689 }
690
691 /***************************************************
692  * Low level mapping routines.....
693  ***************************************************/
694
695 /*
696  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
697  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
698  *
699  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
700  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
701  */
702 void
703 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
704 {
705         pt_entry_t *pte;
706         pt_entry_t npte;
707
708         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
709         npte = pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
710         pte = vtopte(va);
711         if (*pte & VPTE_V)
712                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
713         *pte = npte;
714 }
715
716 /*
717  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
718  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
719  * by other cpus.
720  *
721  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
722  * pmap_kenter_sync*() is called.
723  */
724 void
725 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
726 {
727         pt_entry_t *pte;
728         pt_entry_t npte;
729
730         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
731
732         npte = (vpte_t)pa | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
733         pte = vtopte(va);
734         if (*pte & VPTE_V)
735                 pmap_inval_pte_quick(pte, &kernel_pmap, va);
736         *pte = npte;
737         //cpu_invlpg((void *)va);
738 }
739
740 /*
741  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
742  * some other cpu so it can be used on all cpus.
743  *
744  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
745  */
746 void
747 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
748 {
749         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
750 }
751
752 /*
753  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
754  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
755  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
756  *
757  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
758  */
759 void
760 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
761 {
762         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
763 }
764
765 /*
766  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
767  */
768 void
769 pmap_kremove(vm_offset_t va)
770 {
771         pt_entry_t *pte;
772
773         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
774
775         pte = vtopte(va);
776         if (*pte & VPTE_V)
777                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
778         *pte = 0;
779 }
780
781 /*
782  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
783  * only with this cpu.
784  *
785  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
786  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
787  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
788  */
789 void
790 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
791 {
792         pt_entry_t *pte;
793
794         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
795
796         pte = vtopte(va);
797         if (*pte & VPTE_V)
798                 pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
799         *pte = 0;
800 }
801
802 /*
803  *      Used to map a range of physical addresses into kernel
804  *      virtual address space.
805  *
806  *      For now, VM is already on, we only need to map the
807  *      specified memory.
808  */
809 vm_offset_t
810 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
811 {
812         return PHYS_TO_DMAP(start);
813 }
814
815
816 /*
817  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
818  */
819 void
820 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
821 {
822         vm_offset_t end_va;
823
824         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
825         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
826
827         while (va < end_va) {
828                 pt_entry_t *pte;
829
830                 pte = vtopte(va);
831                 if (*pte & VPTE_V)
832                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
833                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
834                 va += PAGE_SIZE;
835                 m++;
836         }
837 }
838
839 /*
840  * Undo the effects of pmap_qenter*().
841  */
842 void
843 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
844 {
845         vm_offset_t end_va;
846
847         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
848         KKASSERT(va >= KvaStart && end_va < KvaEnd);
849
850         while (va < end_va) {
851                 pt_entry_t *pte;
852
853                 pte = vtopte(va);
854                 if (*pte & VPTE_V)
855                         pmap_inval_pte(pte, &kernel_pmap, va);
856                 *pte = 0;
857                 va += PAGE_SIZE;
858         }
859 }
860
861 /*
862  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
863  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
864  *
865  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
866  * the call should be made with a critical section held so the page's object
867  * association remains valid on return.
868  */
869 static vm_page_t
870 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
871 {
872         vm_page_t m;
873
874         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
875         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
876
877         return(m);
878 }
879
880 /*
881  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
882  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
883  */
884 void
885 pmap_init_thread(thread_t td)
886 {
887         /* enforce pcb placement */
888         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
889         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
890         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16; /* JG is -16 needed on x86_64? */
891 }
892
893 /*
894  * This routine directly affects the fork perf for a process.
895  */
896 void
897 pmap_init_proc(struct proc *p)
898 {
899 }
900
901 /***************************************************
902  * Page table page management routines.....
903  ***************************************************/
904
905 static __inline int pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va,
906                         vm_page_t m);
907
908 /*
909  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
910  * drops to zero, then it decrements the wire count.
911  *
912  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
913  * on the page.
914  */
915 static int
916 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
917 {
918         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
919         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
920                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
921
922         if (m->hold_count == 1) {
923                 /*
924                  * Unmap the page table page.
925                  */
926                 //abort(); /* JG */
927                 /* pmap_inval_add(info, pmap, -1); */
928
929                 if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
930                         /* PDP page */
931                         pml4_entry_t *pml4;
932                         pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
933                         *pml4 = 0;
934                 } else if (m->pindex >= NUPDE) {
935                         /* PD page */
936                         pdp_entry_t *pdp;
937                         pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
938                         *pdp = 0;
939                 } else {
940                         /* PT page */
941                         pd_entry_t *pd;
942                         pd = pmap_pde(pmap, va);
943                         *pd = 0;
944                 }
945
946                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
947                 --pmap->pm_stats.resident_count;
948
949                 if (pmap->pm_ptphint == m)
950                         pmap->pm_ptphint = NULL;
951
952                 if (m->pindex < NUPDE) {
953                         /* We just released a PT, unhold the matching PD */
954                         vm_page_t pdpg;
955
956                         pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & VPTE_FRAME);
957                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg);
958                 }
959                 if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
960                         /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
961                         vm_page_t pdppg;
962
963                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & VPTE_FRAME);
964                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg);
965                 }
966
967                 /*
968                  * This was our last hold, the page had better be unwired
969                  * after we decrement wire_count.
970                  *
971                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
972                  * multiple wire counts.
973                  */
974                 vm_page_unhold(m);
975                 --m->wire_count;
976                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
977                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
978                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
979                 vm_page_flash(m);
980                 vm_page_free_zero(m);
981                 return 1;
982         } else {
983                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
984                 vm_page_unhold(m);
985                 vm_page_wakeup(m);
986                 return 0;
987         }
988 }
989
990 static __inline int
991 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
992 {
993         KKASSERT(m->hold_count > 0);
994         if (m->hold_count > 1) {
995                 vm_page_unhold(m);
996                 return 0;
997         } else {
998                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m);
999         }
1000 }
1001
1002 /*
1003  * After removing a page table entry, this routine is used to
1004  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1005  */
1006 static int
1007 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1008 {
1009         /* JG Use FreeBSD/amd64 or FreeBSD/i386 ptepde approaches? */
1010         vm_pindex_t ptepindex;
1011
1012         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1013
1014         if (mpte == NULL) {
1015                 /*
1016                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1017                  */
1018                 if (pmap == &kernel_pmap)
1019                         return(0);
1020                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1021                 if (pmap->pm_ptphint &&
1022                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1023                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1024                 } else {
1025                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1026                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1027                         vm_page_wakeup(mpte);
1028                 }
1029         }
1030
1031         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
1036  * just dummy it up so it works well enough for fork().
1037  *
1038  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
1039  * space, never kernel address space.
1040  */
1041 void
1042 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1043 {
1044         pmap_pinit(pmap);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1049  * such as one in a vmspace structure.
1050  */
1051 void
1052 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1053 {
1054         vm_page_t ptdpg;
1055
1056         /*
1057          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1058          * page directory table.
1059          */
1060         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1061                 pmap->pm_pml4 =
1062                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1063         }
1064
1065         /*
1066          * Allocate an object for the ptes
1067          */
1068         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1069                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1070
1071         /*
1072          * Allocate the page directory page, unless we already have
1073          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1074          * already be set appropriately.
1075          */
1076         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1077                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj,
1078                                      NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1079                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY |
1080                                      VM_ALLOC_ZERO);
1081                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1082                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
1083                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1084                         atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, 1);
1085                 ptdpg->wire_count = 1;
1086                 vm_page_wakeup(ptdpg);
1087                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1088         }
1089         pmap->pm_count = 1;
1090         pmap->pm_active = 0;
1091         pmap->pm_ptphint = NULL;
1092         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1093         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
1094         spin_init(&pmap->pm_spin);
1095         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
1096         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1097         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1098 }
1099
1100 /*
1101  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1102  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1103  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1104  * of cleanup work to do here.
1105  *
1106  * No requirements.
1107  */
1108 void
1109 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1110 {
1111         vm_page_t p;
1112
1113         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1114         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1115                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1116                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1117                 vm_page_busy_wait(p, FALSE, "pgpun");
1118                 p->wire_count--;
1119                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1120                 vm_page_free_zero(p);
1121                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1122         }
1123         if (pmap->pm_pml4) {
1124                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1125                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1126         }
1127         if (pmap->pm_pteobj) {
1128                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1129                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1130         }
1131 }
1132
1133 /*
1134  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1135  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1136  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1137  * then copies the template.
1138  *
1139  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
1140  *
1141  * No requirements.
1142  */
1143 void
1144 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1145 {
1146         spin_lock(&pmap_spin);
1147         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1148         spin_unlock(&pmap_spin);
1149 }
1150
1151 /*
1152  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1153  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1154  *
1155  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1156  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1157  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1158  */
1159 static int
1160 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1161 {
1162         /*
1163          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1164          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1165          * might as well be placed directly into the zero queue.
1166          */
1167         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1168                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1169                 return 0;
1170         }
1171
1172         /*
1173          * Remove the page table page from the processes address space.
1174          */
1175         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1176                 /*
1177                  * We are the pml4 table itself.
1178                  */
1179                 /* XXX anything to do here? */
1180         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1181                 /*
1182                  * We are a PDP page.
1183                  * We look for the PML4 entry that points to us.
1184                  */
1185                 vm_page_t m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1186                 KKASSERT(m4 != NULL);
1187                 pml4_entry_t *pml4 = (pml4_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1188                 int idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1189                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1190                 pml4[idx] = 0;
1191                 m4->hold_count--;
1192                 /* JG What about wire_count? */
1193         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1194                 /*
1195                  * We are a PD page.
1196                  * We look for the PDP entry that points to us.
1197                  */
1198                 vm_page_t m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1199                 KKASSERT(m3 != NULL);
1200                 pdp_entry_t *pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1201                 int idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1202                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1203                 pdp[idx] = 0;
1204                 m3->hold_count--;
1205                 /* JG What about wire_count? */
1206         } else {
1207                 /* We are a PT page.
1208                  * We look for the PD entry that points to us.
1209                  */
1210                 vm_page_t m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1211                 KKASSERT(m2 != NULL);
1212                 pd_entry_t *pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1213                 int idx = p->pindex % NPDEPG;
1214                 pd[idx] = 0;
1215                 m2->hold_count--;
1216                 /* JG What about wire_count? */
1217         }
1218         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1219         --pmap->pm_stats.resident_count;
1220
1221         if (p->hold_count)  {
1222                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1223         }
1224         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1225                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1226
1227         /*
1228          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1229          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1230          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1231          */
1232         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1233                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1234                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1235                 vm_page_wakeup(p);
1236         } else {
1237                 abort();
1238                 p->wire_count--;
1239                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1240                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1241                 vm_page_free(p);
1242         }
1243         return 1;
1244 }
1245
1246 /*
1247  * this routine is called if the page table page is not
1248  * mapped correctly.
1249  */
1250 static vm_page_t
1251 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1252 {
1253         vm_page_t m, pdppg, pdpg;
1254
1255         /*
1256          * Find or fabricate a new pagetable page.  Handle allocation
1257          * races by checking m->valid.
1258          */
1259         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1260                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1261
1262         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1263                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1264
1265         /*
1266          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1267          * the caller.
1268          */
1269         m->hold_count++;
1270
1271         if (m->wire_count == 0)
1272                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, 1);
1273         m->wire_count++;
1274
1275         /*
1276          * Map the pagetable page into the process address space, if
1277          * it isn't already there.
1278          */
1279         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1280
1281         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1282                 pml4_entry_t *pml4;
1283                 vm_pindex_t pml4index;
1284
1285                 /* Wire up a new PDP page */
1286                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1287                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1288                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1289                         VPTE_A | VPTE_M;
1290         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1291                 vm_pindex_t pml4index;
1292                 vm_pindex_t pdpindex;
1293                 pml4_entry_t *pml4;
1294                 pdp_entry_t *pdp;
1295
1296                 /* Wire up a new PD page */
1297                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1298                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1299
1300                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1301                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1302                         /* Have to allocate a new PDP page, recurse */
1303                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + NUPDPE + pml4index)
1304                              == NULL) {
1305                                 --m->wire_count;
1306                                 vm_page_free(m);
1307                                 return (NULL);
1308                         }
1309                 } else {
1310                         /* Add reference to the PDP page */
1311                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & VPTE_FRAME);
1312                         pdppg->hold_count++;
1313                 }
1314                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1315
1316                 /* Now find the pdp page */
1317                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1318                 KKASSERT(*pdp == 0);    /* JG DEBUG64 */
1319                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1320                        VPTE_A | VPTE_M;
1321         } else {
1322                 vm_pindex_t pml4index;
1323                 vm_pindex_t pdpindex;
1324                 pml4_entry_t *pml4;
1325                 pdp_entry_t *pdp;
1326                 pd_entry_t *pd;
1327
1328                 /* Wire up a new PT page */
1329                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1330                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1331
1332                 /* First, find the pdp and check that its valid. */
1333                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1334                 if ((*pml4 & VPTE_V) == 0) {
1335                         /* We miss a PDP page. We ultimately need a PD page.
1336                          * Recursively allocating a PD page will allocate
1337                          * the missing PDP page and will also allocate
1338                          * the PD page we need.
1339                          */
1340                         /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1341                         if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1342                              == NULL) {
1343                                 --m->wire_count;
1344                                 vm_page_free(m);
1345                                 return (NULL);
1346                         }
1347                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1348                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1349                 } else {
1350                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & VPTE_FRAME);
1351                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1352                         if ((*pdp & VPTE_V) == 0) {
1353                                 /* Have to allocate a new PD page, recurse */
1354                                 if (_pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex)
1355                                      == NULL) {
1356                                         --m->wire_count;
1357                                         vm_page_free(m);
1358                                         return (NULL);
1359                                 }
1360                         } else {
1361                                 /* Add reference to the PD page */
1362                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & VPTE_FRAME);
1363                                 pdpg->hold_count++;
1364                         }
1365                 }
1366                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & VPTE_FRAME);
1367
1368                 /* Now we know where the page directory page is */
1369                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1370                 KKASSERT(*pd == 0);     /* JG DEBUG64 */
1371                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V |
1372                       VPTE_A | VPTE_M;
1373         }
1374
1375         /*
1376          * Set the page table hint
1377          */
1378         pmap->pm_ptphint = m;
1379         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1380         vm_page_wakeup(m);
1381
1382         return m;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1387  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1388  *
1389  * Only used with user pmaps.
1390  */
1391 static vm_page_t
1392 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1393 {
1394         vm_pindex_t ptepindex;
1395         pd_entry_t *pd;
1396         vm_page_t m;
1397
1398         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1399
1400         /*
1401          * Calculate pagetable page index
1402          */
1403         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1404
1405         /*
1406          * Get the page directory entry
1407          */
1408         pd = pmap_pde(pmap, va);
1409
1410         /*
1411          * This supports switching from a 2MB page to a
1412          * normal 4K page.
1413          */
1414         if (pd != NULL && (*pd & (VPTE_PS | VPTE_V)) == (VPTE_PS | VPTE_V)) {
1415                 panic("no promotion/demotion yet");
1416                 *pd = 0;
1417                 pd = NULL;
1418                 /*cpu_invltlb();*/
1419                 /*smp_invltlb();*/
1420         }
1421
1422         /*
1423          * If the page table page is mapped, we just increment the
1424          * hold count, and activate it.
1425          */
1426         if (pd != NULL && (*pd & VPTE_V) != 0) {
1427                 /* YYY hint is used here on i386 */
1428                 m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1429                 pmap->pm_ptphint = m;
1430                 vm_page_hold(m);
1431                 vm_page_wakeup(m);
1432                 return m;
1433         }
1434         /*
1435          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1436          */
1437         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1438 }
1439
1440
1441 /***************************************************
1442  * Pmap allocation/deallocation routines.
1443  ***************************************************/
1444
1445 /*
1446  * Release any resources held by the given physical map.
1447  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1448  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1449  *
1450  * Caller must hold pmap->pm_token
1451  */
1452 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1453
1454 void
1455 pmap_release(struct pmap *pmap)
1456 {
1457         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1458         struct rb_vm_page_scan_info info;
1459
1460         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1461
1462 #if defined(DIAGNOSTIC)
1463         if (object->ref_count != 1)
1464                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1465 #endif
1466
1467         info.pmap = pmap;
1468         info.object = object;
1469
1470         spin_lock(&pmap_spin);
1471         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1472         spin_unlock(&pmap_spin);
1473
1474         vm_object_hold(object);
1475         do {
1476                 info.error = 0;
1477                 info.mpte = NULL;
1478                 info.limit = object->generation;
1479
1480                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL,
1481                                         pmap_release_callback, &info);
1482                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1483                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1484                                 info.error = 1;
1485                 }
1486         } while (info.error);
1487         vm_object_drop(object);
1488 }
1489
1490 static int
1491 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1492 {
1493         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1494
1495         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1496                 info->mpte = p;
1497                 return(0);
1498         }
1499         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1500                 info->error = 1;
1501                 return(-1);
1502         }
1503         if (info->object->generation != info->limit) {
1504                 info->error = 1;
1505                 return(-1);
1506         }
1507         return(0);
1508 }
1509
1510 /*
1511  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1512  *
1513  * No requirements.
1514  */
1515 void
1516 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1517 {
1518         vm_offset_t addr;
1519         vm_paddr_t paddr;
1520         vm_offset_t ptppaddr;
1521         vm_page_t nkpg;
1522         pd_entry_t *pde, newpdir;
1523         pdp_entry_t newpdp;
1524
1525         addr = kend;
1526
1527         vm_object_hold(kptobj);
1528         if (kernel_vm_end == 0) {
1529                 kernel_vm_end = KvaStart;
1530                 nkpt = 0;
1531                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & VPTE_V) != 0) {
1532                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1533                         nkpt++;
1534                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1535                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1536                                 break;
1537                         }
1538                 }
1539         }
1540         addr = roundup2(addr, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1541         if (addr - 1 >= kernel_map.max_offset)
1542                 addr = kernel_map.max_offset;
1543         while (kernel_vm_end < addr) {
1544                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end);
1545                 if (pde == NULL) {
1546                         /* We need a new PDP entry */
1547                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1548                                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_SYSTEM
1549                                              | VM_ALLOC_INTERRUPT);
1550                         if (nkpg == NULL) {
1551                                 panic("pmap_growkernel: no memory to "
1552                                       "grow kernel");
1553                         }
1554                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1555                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1556                                 pmap_zero_page(paddr);
1557                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1558                         newpdp = (pdp_entry_t)(paddr | VPTE_V | VPTE_R |
1559                                                VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1560                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdp;
1561                         nkpt++;
1562                         continue; /* try again */
1563                 }
1564                 if ((*pde & VPTE_V) != 0) {
1565                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1566                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1567                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1568                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1569                                 break;
1570                         }
1571                         continue;
1572                 }
1573
1574                 /*
1575                  * This index is bogus, but out of the way
1576                  */
1577                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1578                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1579                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1580                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1581                 if (nkpg == NULL)
1582                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1583
1584                 vm_page_wire(nkpg);
1585                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1586                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1587                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1588                 newpdir = (pd_entry_t)(ptppaddr | VPTE_V | VPTE_R |
1589                                        VPTE_W | VPTE_A | VPTE_M);
1590                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) = newpdir;
1591                 nkpt++;
1592
1593                 kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1594                                 ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1595                 if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1596                         kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1597                         break;
1598                 }
1599         }
1600         vm_object_drop(kptobj);
1601 }
1602
1603 /*
1604  * Retire the given physical map from service.  Should only be called
1605  * if the map contains no valid mappings.
1606  *
1607  * No requirements.
1608  */
1609 void
1610 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1611 {
1612         if (pmap == NULL)
1613                 return;
1614
1615         lwkt_gettoken(&vm_token);
1616         if (--pmap->pm_count == 0) {
1617                 pmap_release(pmap);
1618                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
1619         }
1620         lwkt_reltoken(&vm_token);
1621 }
1622
1623 /*
1624  * Add a reference to the specified pmap.
1625  *
1626  * No requirements.
1627  */
1628 void
1629 pmap_reference(pmap_t pmap)
1630 {
1631         if (pmap) {
1632                 lwkt_gettoken(&vm_token);
1633                 ++pmap->pm_count;
1634                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1635         }
1636 }
1637
1638 /************************************************************************
1639  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
1640  ************************************************************************
1641  *
1642  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
1643  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
1644  * calls to the real kernel.
1645  */
1646 void
1647 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
1648 {
1649         int r;
1650         void *rp;
1651         vpte_t vpte;
1652
1653 #define USER_SIZE       (VM_MAX_USER_ADDRESS - VM_MIN_USER_ADDRESS)
1654
1655         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
1656                 panic("vmspace_create() failed");
1657
1658         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1659                           PROT_READ|PROT_WRITE,
1660                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
1661                           MemImageFd, 0);
1662         if (rp == MAP_FAILED)
1663                 panic("vmspace_mmap: failed");
1664         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1665                          MADV_NOSYNC, 0);
1666         vpte = VM_PAGE_TO_PHYS(vmspace_pmap(vm)->pm_pdirm) | VPTE_R | VPTE_W | VPTE_V;
1667         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, VM_MIN_USER_ADDRESS, USER_SIZE,
1668                              MADV_SETMAP, vpte);
1669         if (r < 0)
1670                 panic("vmspace_mcontrol: failed");
1671 }
1672
1673 void
1674 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
1675 {
1676         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
1677                 panic("vmspace_destroy() failed");
1678 }
1679
1680 /***************************************************
1681 * page management routines.
1682  ***************************************************/
1683
1684 /*
1685  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1686  * called from an interrupt.
1687  */
1688 static __inline void
1689 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1690 {
1691         pv_entry_count--;
1692         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
1693         zfree(pvzone, pv);
1694 }
1695
1696 /*
1697  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1698  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1699  */
1700 static pv_entry_t
1701 get_pv_entry(void)
1702 {
1703         pv_entry_count++;
1704         if (pv_entry_high_water &&
1705                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1706                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1707                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1708                 wakeup(&vm_pages_needed);
1709         }
1710         return zalloc(pvzone);
1711 }
1712
1713 /*
1714  * This routine is very drastic, but can save the system
1715  * in a pinch.
1716  *
1717  * No requirements.
1718  */
1719 void
1720 pmap_collect(void)
1721 {
1722         int i;
1723         vm_page_t m;
1724         static int warningdone=0;
1725
1726         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1727                 return;
1728         lwkt_gettoken(&vm_token);
1729         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1730
1731         if (warningdone < 5) {
1732                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1733                 warningdone++;
1734         }
1735
1736         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1737                 m = &vm_page_array[i];
1738                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1739                         continue;
1740                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1741                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1742                                 pmap_remove_all(m);
1743                         }
1744                         vm_page_wakeup(m);
1745                 }
1746         }
1747         lwkt_reltoken(&vm_token);
1748 }
1749
1750
1751 /*
1752  * If it is the first entry on the list, it is actually
1753  * in the header and we must copy the following entry up
1754  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1755  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1756  *
1757  * caller must hold vm_token.
1758  */
1759 static int
1760 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1761 {
1762         pv_entry_t pv;
1763         int rtval;
1764
1765         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1766                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1767                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va)
1768                                 break;
1769                 }
1770         } else {
1771                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1772                         if (va == pv->pv_va)
1773                                 break;
1774                 }
1775         }
1776
1777         /*
1778          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1779          * managed, even if the page being removed IS managed.
1780          */
1781         rtval = 0;
1782         /* JGXXX When can 'pv' be NULL? */
1783         if (pv) {
1784                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1785                 m->md.pv_list_count--;
1786                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1787                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
1788                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1789                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1790                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1791                 ++pmap->pm_generation;
1792                 KKASSERT(pmap->pm_pteobj != NULL);
1793                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1794                 rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1795                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1796                 free_pv_entry(pv);
1797         }
1798         return rtval;
1799 }
1800
1801 /*
1802  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1803  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1804  */
1805 static void
1806 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1807 {
1808         pv_entry_t pv;
1809
1810         crit_enter();
1811         pv = get_pv_entry();
1812         pv->pv_va = va;
1813         pv->pv_pmap = pmap;
1814         pv->pv_ptem = mpte;
1815
1816         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1817         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1818         m->md.pv_list_count++;
1819         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1820
1821         crit_exit();
1822 }
1823
1824 /*
1825  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1826  */
1827 static int
1828 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va)
1829 {
1830         pt_entry_t oldpte;
1831         vm_page_t m;
1832
1833         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1834         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1835                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1836         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1837
1838 #if 0
1839         /*
1840          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1841          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
1842          * the SMP case.
1843          */
1844         if (oldpte & PG_G)
1845                 cpu_invlpg((void *)va);
1846 #endif
1847         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1848         --pmap->pm_stats.resident_count;
1849         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1850                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1851                 if (oldpte & VPTE_M) {
1852 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1853                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1854                                 kprintf("pmap_remove: modified page not "
1855                                         "writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
1856                                         va, oldpte);
1857                         }
1858 #endif
1859                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1860                                 vm_page_dirty(m);
1861                 }
1862                 if (oldpte & VPTE_A)
1863                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1864                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1865         } else {
1866                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1867         }
1868
1869         return 0;
1870 }
1871
1872 /*
1873  * pmap_remove_page:
1874  *
1875  *      Remove a single page from a process address space.
1876  *
1877  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1878  *      not kernel_pmap.
1879  */
1880 static void
1881 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1882 {
1883         pt_entry_t *pte;
1884
1885         pte = pmap_pte(pmap, va);
1886         if (pte == NULL)
1887                 return;
1888         if ((*pte & VPTE_V) == 0)
1889                 return;
1890         pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1895  *
1896  * It is assumed that the start and end are properly rounded to
1897  * the page size.
1898  *
1899  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1900  * not kernel_pmap.
1901  *
1902  * No requirements.
1903  */
1904 void
1905 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1906 {
1907         vm_offset_t va_next;
1908         pml4_entry_t *pml4e;
1909         pdp_entry_t *pdpe;
1910         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
1911         pt_entry_t *pte;
1912
1913         if (pmap == NULL)
1914                 return;
1915
1916         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1917         lwkt_gettoken(&vm_token);
1918         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1919         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1920                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1921                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1922                 return;
1923         }
1924
1925         /*
1926          * special handling of removing one page.  a very
1927          * common operation and easy to short circuit some
1928          * code.
1929          */
1930         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
1931                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
1932                 if (pde && (*pde & VPTE_PS) == 0) {
1933                         pmap_remove_page(pmap, sva);
1934                         lwkt_reltoken(&vm_token);
1935                         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1936                         return;
1937                 }
1938         }
1939
1940         for (; sva < eva; sva = va_next) {
1941                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
1942                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
1943                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
1944                         if (va_next < sva)
1945                                 va_next = eva;
1946                         continue;
1947                 }
1948
1949                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
1950                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
1951                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
1952                         if (va_next < sva)
1953                                 va_next = eva;
1954                         continue;
1955                 }
1956
1957                 /*
1958                  * Calculate index for next page table.
1959                  */
1960                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
1961                 if (va_next < sva)
1962                         va_next = eva;
1963
1964                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
1965                 ptpaddr = *pde;
1966
1967                 /*
1968                  * Weed out invalid mappings.
1969                  */
1970                 if (ptpaddr == 0)
1971                         continue;
1972
1973                 /*
1974                  * Check for large page.
1975                  */
1976                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
1977                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
1978                         KKASSERT(*pde != 0);
1979                         pmap_inval_pde(pde, pmap, sva);
1980                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1981                         continue;
1982                 }
1983
1984                 /*
1985                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1986                  * by the current page table page, or to the end of the
1987                  * range being removed.
1988                  */
1989                 if (va_next > eva)
1990                         va_next = eva;
1991
1992                 /*
1993                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1994                  */
1995                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
1996                     sva += PAGE_SIZE) {
1997                         if (*pte == 0)
1998                                 continue;
1999                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva))
2000                                 break;
2001                 }
2002         }
2003         lwkt_reltoken(&vm_token);
2004         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2005 }
2006
2007 /*
2008  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2009  * Reflects back modify bits to the pager.
2010  *
2011  * This routine may not be called from an interrupt.
2012  *
2013  * No requirements.
2014  */
2015 static void
2016 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2017 {
2018         pt_entry_t *pte, tpte;
2019         pv_entry_t pv;
2020
2021 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2022         /*
2023          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
2024          * pages!
2025          */
2026         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
2027                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
2028         }
2029 #endif
2030
2031         lwkt_gettoken(&vm_token);
2032         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2033                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2034                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2035
2036                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2037                 KKASSERT(pte != NULL);
2038
2039                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2040                 if (tpte & VPTE_WIRED)
2041                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2042                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2043
2044                 if (tpte & VPTE_A)
2045                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2046
2047                 /*
2048                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2049                  */
2050                 if (tpte & VPTE_M) {
2051 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2052                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2053                                 kprintf(
2054         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2055                                     pv->pv_va, tpte);
2056                         }
2057 #endif
2058                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2059                                 vm_page_dirty(m);
2060                 }
2061                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2062                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2063                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2064                 m->md.pv_list_count--;
2065                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2066                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2067                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2068                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2069                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2070                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2071                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
2072                 free_pv_entry(pv);
2073         }
2074         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2075         lwkt_reltoken(&vm_token);
2076 }
2077
2078 /*
2079  * Set the physical protection on the specified range of this map
2080  * as requested.
2081  *
2082  * This function may not be called from an interrupt if the map is
2083  * not the kernel_pmap.
2084  *
2085  * No requirements.
2086  */
2087 void
2088 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2089 {
2090         vm_offset_t va_next;
2091         pml4_entry_t *pml4e;
2092         pdp_entry_t *pdpe;
2093         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2094         pt_entry_t *pte;
2095
2096         /* JG review for NX */
2097
2098         if (pmap == NULL)
2099                 return;
2100
2101         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2102                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2103                 return;
2104         }
2105
2106         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2107                 return;
2108
2109         lwkt_gettoken(&vm_token);
2110
2111         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2112
2113                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2114                 if ((*pml4e & VPTE_V) == 0) {
2115                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2116                         if (va_next < sva)
2117                                 va_next = eva;
2118                         continue;
2119                 }
2120
2121                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2122                 if ((*pdpe & VPTE_V) == 0) {
2123                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2124                         if (va_next < sva)
2125                                 va_next = eva;
2126                         continue;
2127                 }
2128
2129                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2130                 if (va_next < sva)
2131                         va_next = eva;
2132
2133                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2134                 ptpaddr = *pde;
2135
2136                 /*
2137                  * Check for large page.
2138                  */
2139                 if ((ptpaddr & VPTE_PS) != 0) {
2140                         /* JG correct? */
2141                         pmap_clean_pde(pde, pmap, sva);
2142                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2143                         continue;
2144                 }
2145
2146                 /*
2147                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2148                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2149                  */
2150                 if (ptpaddr == 0)
2151                         continue;
2152
2153                 if (va_next > eva)
2154                         va_next = eva;
2155
2156                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2157                     sva += PAGE_SIZE) {
2158                         pt_entry_t pbits;
2159                         vm_page_t m;
2160
2161                         /*
2162                          * Clean managed pages and also check the accessed
2163                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
2164                          * pages.  Be careful of races, turning off write
2165                          * access will force a fault rather then setting
2166                          * the modified bit at an unexpected time.
2167                          */
2168                         if (*pte & VPTE_MANAGED) {
2169                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pmap, sva);
2170                                 m = NULL;
2171                                 if (pbits & VPTE_A) {
2172                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2173                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2174                                         atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2175                                 }
2176                                 if (pbits & VPTE_M) {
2177                                         if (pmap_track_modified(pmap, sva)) {
2178                                                 if (m == NULL)
2179                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & VPTE_FRAME);
2180                                                 vm_page_dirty(m);
2181                                         }
2182                                 }
2183                         } else {
2184                                 pbits = pmap_setro_pte(pte, pmap, sva);
2185                         }
2186                 }
2187         }
2188         lwkt_reltoken(&vm_token);
2189 }
2190
2191 /*
2192  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
2193  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
2194  *
2195  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
2196  * specified protection, and wire the mapping if requested.
2197  *
2198  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
2199  * page must actually be inserted into the given map NOW.
2200  *
2201  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
2202  * kernel_pmap.
2203  *
2204  * No requirements.
2205  */
2206 void
2207 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2208            boolean_t wired)
2209 {
2210         vm_paddr_t pa;
2211         pd_entry_t *pde;
2212         pt_entry_t *pte;
2213         vm_paddr_t opa;
2214         pt_entry_t origpte, newpte;
2215         vm_page_t mpte;
2216
2217         if (pmap == NULL)
2218                 return;
2219
2220         va = trunc_page(va);
2221
2222         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2223         lwkt_gettoken(&vm_token);
2224
2225         /*
2226          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
2227          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
2228          */
2229         if (pmap == &kernel_pmap)
2230                 mpte = NULL;
2231         else
2232                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2233
2234         pde = pmap_pde(pmap, va);
2235         if (pde != NULL && (*pde & VPTE_V) != 0) {
2236                 if ((*pde & VPTE_PS) != 0)
2237                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2238                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2239         } else {
2240                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2241         }
2242
2243         KKASSERT(pte != NULL);
2244         /*
2245          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
2246          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
2247          * if an attempt is made to write to the page.
2248          */
2249         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2250         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
2251         opa = origpte & VPTE_FRAME;
2252
2253         if (origpte & VPTE_PS)
2254                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2255
2256         /*
2257          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2258          */
2259         if (origpte && (opa == pa)) {
2260                 /*
2261                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2262                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2263                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2264                  * the PT page will be also.
2265                  */
2266                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
2267                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
2268                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
2269                         --pmap->pm_stats.wired_count;
2270
2271                 /*
2272                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2273                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2274                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2275                  * bits below.
2276                  */
2277                 if (mpte)
2278                         mpte->hold_count--;
2279
2280                 /*
2281                  * We might be turning off write access to the page,
2282                  * so we go ahead and sense modify status.
2283                  */
2284                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
2285                         if ((origpte & VPTE_M) &&
2286                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
2287                                 vm_page_t om;
2288                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2289                                 vm_page_dirty(om);
2290                         }
2291                         pa |= VPTE_MANAGED;
2292                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2293                 }
2294                 goto validate;
2295         }
2296         /*
2297          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2298          * handle validating new mapping.
2299          */
2300         if (opa) {
2301                 int err;
2302                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
2303                 if (err)
2304                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2305         }
2306
2307         /*
2308          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2309          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2310          * called at interrupt time.
2311          */
2312         if (pmap_initialized &&
2313             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2314                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2315                 pa |= VPTE_MANAGED;
2316                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2317         }
2318
2319         /*
2320          * Increment counters
2321          */
2322         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2323         if (wired)
2324                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2325
2326 validate:
2327         /*
2328          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2329          */
2330         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
2331
2332         if (wired)
2333                 newpte |= VPTE_WIRED;
2334         if (pmap != &kernel_pmap)
2335                 newpte |= VPTE_U;
2336
2337         /*
2338          * If the mapping or permission bits are different from the
2339          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
2340          * already downgraded or invalidated the page so all we have
2341          * to do now is update the bits.
2342          *
2343          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
2344          * fault?
2345          */
2346         if ((origpte & ~(VPTE_W|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
2347                 *pte = newpte | VPTE_A;
2348                 if (newpte & VPTE_W)
2349                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2350         }
2351         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2352         lwkt_reltoken(&vm_token);
2353         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2358  *
2359  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2360  *
2361  * No requirements.
2362  */
2363 void
2364 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2365 {
2366         pt_entry_t *pte;
2367         vm_paddr_t pa;
2368         vm_page_t mpte;
2369         vm_pindex_t ptepindex;
2370         pd_entry_t *ptepa;
2371
2372         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
2373
2374         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
2375
2376         /*
2377          * Calculate pagetable page index
2378          */
2379         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2380
2381         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2382         lwkt_gettoken(&vm_token);
2383
2384         do {
2385                 /*
2386                  * Get the page directory entry
2387                  */
2388                 ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2389
2390                 /*
2391                  * If the page table page is mapped, we just increment
2392                  * the hold count, and activate it.
2393                  */
2394                 if (ptepa && (*ptepa & VPTE_V) != 0) {
2395                         if (*ptepa & VPTE_PS)
2396                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2397                         if (pmap->pm_ptphint &&
2398                             (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2399                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
2400                         } else {
2401                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2402                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
2403                                 vm_page_wakeup(mpte);
2404                         }
2405                         if (mpte)
2406                                 mpte->hold_count++;
2407                 } else {
2408                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2409                 }
2410         } while (mpte == NULL);
2411
2412         /*
2413          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
2414          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
2415          * just return.
2416          */
2417         pte = pmap_pte(pmap, va);
2418         if (*pte & VPTE_V) {
2419                 KKASSERT(mpte != NULL);
2420                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte);
2421                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2422                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & VPTE_FRAME) == 0);
2423                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2424                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2425                 return;
2426         }
2427
2428         /*
2429          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2430          */
2431         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2432                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2433                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2434         }
2435
2436         /*
2437          * Increment counters
2438          */
2439         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2440
2441         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2442
2443         /*
2444          * Now validate mapping with RO protection
2445          */
2446         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2447                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2448         else
2449                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2450         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2451         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2452         lwkt_reltoken(&vm_token);
2453         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2454 }
2455
2456 /*
2457  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2458  * to be used for panic dumps.
2459  *
2460  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
2461  */
2462 void *
2463 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
2464 {
2465         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2466         return ((void *)crashdumpmap);
2467 }
2468
2469 #define MAX_INIT_PT (96)
2470
2471 /*
2472  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2473  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2474  * immediately after an mmap.
2475  *
2476  * No requirements.
2477  */
2478 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2479
2480 void
2481 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2482                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex,
2483                     vm_size_t size, int limit)
2484 {
2485         struct rb_vm_page_scan_info info;
2486         struct lwp *lp;
2487         vm_size_t psize;
2488
2489         /*
2490          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2491          * or object.
2492          */
2493         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2494                 return;
2495
2496         /*
2497          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2498          */
2499         lp = curthread->td_lwp;
2500         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2501                 return;
2502
2503         psize = x86_64_btop(size);
2504
2505         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2506                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2507                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2508                 return;
2509         }
2510
2511         if (psize + pindex > object->size) {
2512                 if (object->size < pindex)
2513                         return;
2514                 psize = object->size - pindex;
2515         }
2516
2517         if (psize == 0)
2518                 return;
2519
2520         /*
2521          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2522          * any valid pages found into the pmap.
2523          *
2524          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2525          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2526          */
2527         info.start_pindex = pindex;
2528         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2529         info.limit = limit;
2530         info.mpte = NULL;
2531         info.addr = addr;
2532         info.pmap = pmap;
2533
2534         vm_object_hold(object);
2535         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2536                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2537         vm_object_drop(object);
2538 }
2539
2540 static
2541 int
2542 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2543 {
2544         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2545         vm_pindex_t rel_index;
2546         /*
2547          * don't allow an madvise to blow away our really
2548          * free pages allocating pv entries.
2549          */
2550         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2551                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2552                     return(-1);
2553         }
2554         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2555                 return 0;
2556         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2557             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2558                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2559                         vm_page_deactivate(p);
2560                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2561                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2562                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2563         }
2564         vm_page_wakeup(p);
2565         return(0);
2566 }
2567
2568 /*
2569  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2570  * pre-fault the specified address.
2571  *
2572  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2573  * pte is already loaded into the slot.
2574  *
2575  * No requirements.
2576  */
2577 int
2578 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2579 {
2580         pt_entry_t *pte;
2581         pd_entry_t *pde;
2582         int ret;
2583
2584         lwkt_gettoken(&vm_token);
2585         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2586         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2587                 ret = 0;
2588         } else {
2589                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, addr);
2590                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2591         }
2592         lwkt_reltoken(&vm_token);
2593         return (ret);
2594 }
2595
2596 /*
2597  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2598  *
2599  * The mapping must already exist in the pmap.
2600  * No other requirements.
2601  */
2602 void
2603 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2604 {
2605         pt_entry_t *pte;
2606
2607         if (pmap == NULL)
2608                 return;
2609
2610         lwkt_gettoken(&vm_token);
2611         pte = pmap_pte(pmap, va);
2612
2613         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2614                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2615         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
2616                 pmap->pm_stats.wired_count--;
2617
2618         /*
2619          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2620          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2621          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using
2622          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2623          * wiring changes.
2624          */
2625         if (wired)
2626                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2627         else
2628                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2629         lwkt_reltoken(&vm_token);
2630 }
2631
2632 /*
2633  *      Copy the range specified by src_addr/len
2634  *      from the source map to the range dst_addr/len
2635  *      in the destination map.
2636  *
2637  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2638  */
2639 void
2640 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr,
2641         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2642 {
2643         /*
2644          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2645          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2646          * be the case.
2647          *
2648          * FIXME!
2649          */
2650         return;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * pmap_zero_page:
2655  *
2656  *      Zero the specified physical page.
2657  *
2658  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2659  *      required.
2660  */
2661 void
2662 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2663 {
2664         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
2665
2666         bzero((void *)va, PAGE_SIZE);
2667 }
2668
2669 /*
2670  * pmap_page_assertzero:
2671  *
2672  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2673  */
2674 void
2675 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2676 {
2677         int i;
2678
2679         crit_enter();
2680         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2681
2682         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(int)) {
2683             if (*(int *)((char *)virt + i) != 0) {
2684                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
2685                     (void *)virt);
2686             }
2687         }
2688         crit_exit();
2689 }
2690
2691 /*
2692  * pmap_zero_page:
2693  *
2694  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2695  *      its contents with bzero.
2696  *
2697  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2698  */
2699 void
2700 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2701 {
2702         crit_enter();
2703         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
2704         bzero((char *)virt + off, size);
2705         crit_exit();
2706 }
2707
2708 /*
2709  * pmap_copy_page:
2710  *
2711  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2712  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2713  *      is required.
2714  */
2715 void
2716 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2717 {
2718         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2719
2720         crit_enter();
2721         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2722         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2723         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
2724         crit_exit();
2725 }
2726
2727 /*
2728  * pmap_copy_page_frag:
2729  *
2730  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2731  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2732  *      is required.
2733  */
2734 void
2735 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2736 {
2737         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
2738
2739         crit_enter();
2740         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
2741         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
2742         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
2743               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
2744               bytes);
2745         crit_exit();
2746 }
2747
2748 /*
2749  * Returns true if the pmap's pv is one of the first 16 pvs linked to
2750  * from this page.  This count may be changed upwards or downwards
2751  * in the future; it is only necessary that true be returned for a small
2752  * subset of pmaps for proper page aging.
2753  *
2754  * No other requirements.
2755  */
2756 boolean_t
2757 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2758 {
2759         pv_entry_t pv;
2760         int loops = 0;
2761
2762         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2763                 return FALSE;
2764
2765         crit_enter();
2766         lwkt_gettoken(&vm_token);
2767
2768         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2769                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2770                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2771                         crit_exit();
2772                         return TRUE;
2773                 }
2774                 loops++;
2775                 if (loops >= 16)
2776                         break;
2777         }
2778         lwkt_reltoken(&vm_token);
2779         crit_exit();
2780         return (FALSE);
2781 }
2782
2783 /*
2784  * Remove all pages from specified address space this aids process
2785  * exit speeds.  Also, this code is special cased for current
2786  * process only, but can have the more generic (and slightly slower)
2787  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove in the case
2788  * of running down an entire address space.
2789  *
2790  * No other requirements.
2791  */
2792 void
2793 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2794 {
2795         pt_entry_t *pte, tpte;
2796         pv_entry_t pv, npv;
2797         vm_page_t m;
2798         int save_generation;
2799
2800         if (pmap->pm_pteobj)
2801                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2802         lwkt_gettoken(&vm_token);
2803
2804         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2805                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2806                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2807                         continue;
2808                 }
2809
2810                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2811
2812                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2813
2814                 /*
2815                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2816                  * at this time
2817                  */
2818                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2819                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2820                         continue;
2821                 }
2822                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2823
2824                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & VPTE_FRAME);
2825
2826                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2827                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2828
2829                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2830                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2831
2832                 /*
2833                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2834                  */
2835                 if (tpte & VPTE_M) {
2836                         vm_page_dirty(m);
2837                 }
2838
2839                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2840                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2841                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2842
2843                 m->md.pv_list_count--;
2844                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2845                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2846                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2847                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2848
2849                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2850                 free_pv_entry(pv);
2851
2852                 /*
2853                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2854                  * calls and other removals were made.
2855                  */
2856                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2857                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2858                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2859                 }
2860         }
2861         lwkt_reltoken(&vm_token);
2862         if (pmap->pm_pteobj)
2863                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2864 }
2865
2866 /*
2867  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2868  */
2869 static boolean_t
2870 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2871 {
2872         pv_entry_t pv;
2873         pt_entry_t *pte;
2874
2875         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2876                 return FALSE;
2877
2878         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2879                 return FALSE;
2880
2881         crit_enter();
2882
2883         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2884                 /*
2885                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2886                  * mark clean_map and ptes as never
2887                  * modified.
2888                  */
2889                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2890                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2891                                 continue;
2892                 }
2893
2894 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2895                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2896                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2897                         continue;
2898                 }
2899 #endif
2900                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2901                 if (*pte & bit) {
2902                         crit_exit();
2903                         return TRUE;
2904                 }
2905         }
2906         crit_exit();
2907         return (FALSE);
2908 }
2909
2910 /*
2911  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2912  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2913  *
2914  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2915  */
2916 static __inline void
2917 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2918 {
2919         pv_entry_t pv;
2920         pt_entry_t *pte;
2921         pt_entry_t pbits;
2922
2923         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2924                 return;
2925
2926         crit_enter();
2927
2928         /*
2929          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2930          * setting RO do we need to clear the VAC?
2931          */
2932         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2933                 /*
2934                  * don't write protect pager mappings
2935                  */
2936                 if (bit == VPTE_W) {
2937                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2938                                 continue;
2939                 }
2940
2941 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2942                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
2943                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
2944                         continue;
2945                 }
2946 #endif
2947
2948                 /*
2949                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2950                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2951                  * with the target cpus when we mess with VPTE_W.
2952                  *
2953                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2954                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2955                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2956                  * will never set our Modify bit again.
2957                  */
2958                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2959                 if (*pte & bit) {
2960                         if (bit == VPTE_W) {
2961                                 /*
2962                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2963                                  * VPTE_W
2964                                  */
2965                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2966                                                        pv->pv_va);
2967                                 if (pbits & VPTE_M)
2968                                         vm_page_dirty(m);
2969                         } else if (bit == VPTE_M) {
2970                                 /*
2971                                  * We do not have to make the page read-only
2972                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2973                                  * kernel will make the real PTE read-only
2974                                  * or otherwise detect the write and set
2975                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2976                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2977                                  * above).  This allows the real kernel to
2978                                  * handle the write fault without forwarding
2979                                  * the fault to us.
2980                                  */
2981                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2982                         } else if ((bit & (VPTE_W|VPTE_M)) == (VPTE_W|VPTE_M)) {
2983                                 /*
2984                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2985                                  * the caller doesn't want us to update
2986                                  * the dirty status of the VM page.
2987                                  */
2988                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2989                         } else {
2990                                 /*
2991                                  * We've been asked to clear bits that do
2992                                  * not interact with hardware.
2993                                  */
2994                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2995                         }
2996                 }
2997         }
2998         crit_exit();
2999 }
3000
3001 /*
3002  * Lower the permission for all mappings to a given page.
3003  *
3004  * No other requirements.
3005  */
3006 void
3007 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3008 {
3009         /* JG NX support? */
3010         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3011                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3012                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3013                         pmap_clearbit(m, VPTE_W);
3014                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3015                 } else {
3016                         pmap_remove_all(m);
3017                 }
3018                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3019         }
3020 }
3021
3022 vm_paddr_t
3023 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3024 {
3025         return (x86_64_ptob(ppn));
3026 }
3027
3028 /*
3029  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3030  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3031  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3032  * reference bits set.
3033  *
3034  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3035  * should be tested and standardized at some point in the future for
3036  * optimal aging of shared pages.
3037  *
3038  * No other requirements.
3039  */
3040 int
3041 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3042 {
3043         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3044         pt_entry_t *pte;
3045         int rtval = 0;
3046
3047         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3048                 return (rtval);
3049
3050         crit_enter();
3051         lwkt_gettoken(&vm_token);
3052
3053         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3054
3055                 pvf = pv;
3056
3057                 do {
3058                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3059
3060                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3061
3062                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3063
3064                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
3065                                 continue;
3066
3067                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3068
3069                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
3070 #ifdef SMP
3071                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
3072 #else
3073                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, VPTE_A);
3074 #endif
3075                                 rtval++;
3076                                 if (rtval > 4) {
3077                                         break;
3078                                 }
3079                         }
3080                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3081         }
3082         lwkt_reltoken(&vm_token);
3083         crit_exit();
3084
3085         return (rtval);
3086 }
3087
3088 /*
3089  * Return whether or not the specified physical page was modified
3090  * in any physical maps.
3091  *
3092  * No other requirements.
3093  */
3094 boolean_t
3095 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3096 {
3097         boolean_t res;
3098
3099         lwkt_gettoken(&vm_token);
3100         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
3101         lwkt_reltoken(&vm_token);
3102         return (res);
3103 }
3104
3105 /*
3106  * Clear the modify bits on the specified physical page.
3107  *
3108  * No other requirements.
3109  */
3110 void
3111 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3112 {
3113         lwkt_gettoken(&vm_token);
3114         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
3115         lwkt_reltoken(&vm_token);
3116 }
3117
3118 /*
3119  * Clear the reference bit on the specified physical page.
3120  *
3121  * No other requirements.
3122  */
3123 void
3124 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3125 {
3126         lwkt_gettoken(&vm_token);
3127         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
3128         lwkt_reltoken(&vm_token);
3129 }
3130
3131 /*
3132  * Miscellaneous support routines follow
3133  */
3134
3135 static void
3136 i386_protection_init(void)
3137 {
3138         int *kp, prot;
3139
3140         kp = protection_codes;
3141         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3142                 if (prot & VM_PROT_READ)
3143                         *kp |= VPTE_R;
3144                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
3145                         *kp |= VPTE_W;
3146                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
3147                         *kp |= VPTE_X;
3148                 ++kp;
3149         }
3150 }
3151
3152 /*
3153  * Perform the pmap work for mincore
3154  *
3155  * No other requirements.
3156  */
3157 int
3158 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3159 {
3160         pt_entry_t *ptep, pte;
3161         vm_page_t m;
3162         int val = 0;
3163
3164         lwkt_gettoken(&vm_token);
3165         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3166
3167         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3168                 vm_paddr_t pa;
3169
3170                 val = MINCORE_INCORE;
3171                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3172                         goto done;
3173
3174                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3175
3176                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3177
3178                 /*
3179                  * Modified by us
3180                  */
3181                 if (pte & VPTE_M)
3182                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3183                 /*
3184                  * Modified by someone
3185                  */
3186                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3187                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3188                 /*
3189                  * Referenced by us
3190                  */
3191                 if (pte & VPTE_A)
3192                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3193
3194                 /*
3195                  * Referenced by someone
3196                  */
3197                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3198                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3199                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3200                 }
3201         }
3202 done:
3203         lwkt_reltoken(&vm_token);
3204         return val;
3205 }
3206
3207 /*
3208  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3209  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3210  *
3211  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3212  */
3213 void
3214 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3215 {
3216         struct vmspace *oldvm;
3217         struct lwp *lp;
3218
3219         crit_enter();
3220         oldvm = p->p_vmspace;
3221         if (oldvm != newvm) {
3222                 p->p_vmspace = newvm;
3223                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3224                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3225                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3226                 if (adjrefs) {
3227                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3228                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3229                 }
3230         }
3231         crit_exit();
3232 }
3233
3234 /*
3235  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3236  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3237  * on a per-lwp basis.
3238  */
3239 void
3240 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3241 {
3242         struct vmspace *oldvm;
3243         struct pmap *pmap;
3244
3245         crit_enter();
3246         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3247
3248         if (oldvm != newvm) {
3249                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3250                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3251                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3252 #if defined(SMP)
3253                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3254 #else
3255                         pmap->pm_active |= 1;
3256 #endif
3257 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3258                         tlb_flush_count++;
3259 #endif
3260                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3261 #if defined(SMP)
3262                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active,
3263                                              CPUMASK(mycpu->gd_cpuid));
3264 #else
3265                         pmap->pm_active &= ~(cpumask_t)1;
3266 #endif
3267                 }
3268         }
3269         crit_exit();
3270 }
3271
3272 vm_offset_t
3273 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3274 {
3275
3276         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3277                 return addr;
3278         }
3279
3280         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3281         return addr;
3282 }
3283
3284 /*
3285  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3286  */
3287 vm_page_t
3288 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3289 {
3290         vpte_t *ptep;
3291
3292         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3293         ptep = vtopte(va);
3294         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3295 }