kernel - Remove unneeded critical sections from VM code, add pmap asserts
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / 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  *      In addition to hardware address maps, this
53  *      module is called upon to provide software-use-only
54  *      maps which may or may not be stored in the same
55  *      form as hardware maps.  These pseudo-maps are
56  *      used to store intermediate results from copy
57  *      operations to and from address spaces.
58  *
59  *      Since the information managed by this module is
60  *      also stored by the logical address mapping module,
61  *      this module may throw away valid virtual-to-physical
62  *      mappings at almost any time.  However, invalidations
63  *      of virtual-to-physical mappings must be done as
64  *      requested.
65  *
66  *      In order to cope with hardware architectures which
67  *      make virtual-to-physical map invalidates expensive,
68  *      this module may delay invalidate or reduced protection
69  *      operations until such time as they are actually
70  *      necessary.  This module is given full information as
71  *      to which processors are currently using which maps,
72  *      and to when physical maps must be made correct.
73  */
74
75 #if JG
76 #include "opt_disable_pse.h"
77 #include "opt_pmap.h"
78 #endif
79 #include "opt_msgbuf.h"
80
81 #include <sys/param.h>
82 #include <sys/systm.h>
83 #include <sys/kernel.h>
84 #include <sys/proc.h>
85 #include <sys/msgbuf.h>
86 #include <sys/vmmeter.h>
87 #include <sys/mman.h>
88
89 #include <vm/vm.h>
90 #include <vm/vm_param.h>
91 #include <sys/sysctl.h>
92 #include <sys/lock.h>
93 #include <vm/vm_kern.h>
94 #include <vm/vm_page.h>
95 #include <vm/vm_map.h>
96 #include <vm/vm_object.h>
97 #include <vm/vm_extern.h>
98 #include <vm/vm_pageout.h>
99 #include <vm/vm_pager.h>
100 #include <vm/vm_zone.h>
101
102 #include <sys/user.h>
103 #include <sys/thread2.h>
104 #include <sys/sysref2.h>
105
106 #include <machine/cputypes.h>
107 #include <machine/md_var.h>
108 #include <machine/specialreg.h>
109 #include <machine/smp.h>
110 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
111 #include <machine/globaldata.h>
112 #include <machine/pmap.h>
113 #include <machine/pmap_inval.h>
114
115 #include <ddb/ddb.h>
116
117 #define PMAP_KEEP_PDIRS
118 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
119 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
120 #endif
121
122 #if defined(DIAGNOSTIC)
123 #define PMAP_DIAGNOSTIC
124 #endif
125
126 #define MINPV 2048
127
128 /*
129  * Get PDEs and PTEs for user/kernel address space
130  */
131 static pd_entry_t *pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
132 #define pdir_pde(m, v) (m[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT])
133
134 #define pmap_pde_v(pte)         ((*(pd_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
135 #define pmap_pte_w(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_W) != 0)
136 #define pmap_pte_m(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_M) != 0)
137 #define pmap_pte_u(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_A) != 0)
138 #define pmap_pte_v(pte)         ((*(pt_entry_t *)pte & PG_V) != 0)
139
140
141 /*
142  * Given a map and a machine independent protection code,
143  * convert to a vax protection code.
144  */
145 #define pte_prot(m, p)          \
146         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
147 static int protection_codes[8];
148
149 struct pmap kernel_pmap;
150 static TAILQ_HEAD(,pmap)        pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
151
152 vm_paddr_t avail_start;         /* PA of first available physical page */
153 vm_paddr_t avail_end;           /* PA of last available physical page */
154 vm_offset_t virtual2_start;     /* cutout free area prior to kernel start */
155 vm_offset_t virtual2_end;
156 vm_offset_t virtual_start;      /* VA of first avail page (after kernel bss) */
157 vm_offset_t virtual_end;        /* VA of last avail page (end of kernel AS) */
158 vm_offset_t KvaStart;           /* VA start of KVA space */
159 vm_offset_t KvaEnd;             /* VA end of KVA space (non-inclusive) */
160 vm_offset_t KvaSize;            /* max size of kernel virtual address space */
161 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;      /* Has pmap_init completed? */
162 static int pgeflag;             /* PG_G or-in */
163 static int pseflag;             /* PG_PS or-in */
164
165 static vm_object_t kptobj;
166
167 static int ndmpdp;
168 static vm_paddr_t dmaplimit;
169 static int nkpt;
170 vm_offset_t kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
171
172 static uint64_t KPTbase;
173 static uint64_t KPTphys;
174 static uint64_t KPDphys;        /* phys addr of kernel level 2 */
175 static uint64_t KPDbase;        /* phys addr of kernel level 2 @ KERNBASE */
176 uint64_t KPDPphys;      /* phys addr of kernel level 3 */
177 uint64_t KPML4phys;     /* phys addr of kernel level 4 */
178
179 static uint64_t DMPDphys;       /* phys addr of direct mapped level 2 */
180 static uint64_t DMPDPphys;      /* phys addr of direct mapped level 3 */
181
182 /*
183  * Data for the pv entry allocation mechanism
184  */
185 static vm_zone_t pvzone;
186 static struct vm_zone pvzone_store;
187 static struct vm_object pvzone_obj;
188 static int pv_entry_count=0, pv_entry_max=0, pv_entry_high_water=0;
189 static int pmap_pagedaemon_waken = 0;
190 static struct pv_entry *pvinit;
191
192 /*
193  * All those kernel PT submaps that BSD is so fond of
194  */
195 pt_entry_t *CMAP1 = 0, *ptmmap;
196 caddr_t CADDR1 = 0, ptvmmap = 0;
197 static pt_entry_t *msgbufmap;
198 struct msgbuf *msgbufp=0;
199
200 /*
201  * Crashdump maps.
202  */
203 static pt_entry_t *pt_crashdumpmap;
204 static caddr_t crashdumpmap;
205
206 extern pt_entry_t *SMPpt;
207 extern uint64_t SMPptpa;
208
209 #define DISABLE_PSE
210
211 static pv_entry_t get_pv_entry (void);
212 static void i386_protection_init (void);
213 static void create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr);
214 static void pmap_remove_all (vm_page_t m);
215 static int  pmap_remove_pte (struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq,
216                                 vm_offset_t sva, pmap_inval_info_t info);
217 static void pmap_remove_page (struct pmap *pmap, 
218                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
219 static int  pmap_remove_entry (struct pmap *pmap, vm_page_t m,
220                                 vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info);
221 static boolean_t pmap_testbit (vm_page_t m, int bit);
222 static void pmap_insert_entry (pmap_t pmap, vm_offset_t va,
223                                 vm_page_t mpte, vm_page_t m);
224
225 static vm_page_t pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
226
227 static int pmap_release_free_page (pmap_t pmap, vm_page_t p);
228 static vm_page_t _pmap_allocpte (pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex);
229 static pt_entry_t * pmap_pte_quick (pmap_t pmap, vm_offset_t va);
230 static vm_page_t pmap_page_lookup (vm_object_t object, vm_pindex_t pindex);
231 static int _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
232                                 pmap_inval_info_t info);
233 static int pmap_unuse_pt (pmap_t, vm_offset_t, vm_page_t, pmap_inval_info_t);
234 static vm_offset_t pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr);
235
236 static unsigned pdir4mb;
237
238 /*
239  * Move the kernel virtual free pointer to the next
240  * 2MB.  This is used to help improve performance
241  * by using a large (2MB) page for much of the kernel
242  * (.text, .data, .bss)
243  */
244 static
245 vm_offset_t
246 pmap_kmem_choose(vm_offset_t addr)
247 {
248         vm_offset_t newaddr = addr;
249
250         newaddr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
251         return newaddr;
252 }
253
254 /*
255  * pmap_pte_quick:
256  *
257  *      Super fast pmap_pte routine best used when scanning the pv lists.
258  *      This eliminates many course-grained invltlb calls.  Note that many of
259  *      the pv list scans are across different pmaps and it is very wasteful
260  *      to do an entire invltlb when checking a single mapping.
261  *
262  *      Should only be called while in a critical section.
263  */
264 static __inline pt_entry_t *pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va);
265
266 static
267 pt_entry_t *
268 pmap_pte_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
269 {
270         return pmap_pte(pmap, va);
271 }
272
273 /* Return a non-clipped PD index for a given VA */
274 static __inline
275 vm_pindex_t
276 pmap_pde_pindex(vm_offset_t va)
277 {
278         return va >> PDRSHIFT;
279 }
280
281 /* Return various clipped indexes for a given VA */
282 static __inline
283 vm_pindex_t
284 pmap_pte_index(vm_offset_t va)
285 {
286
287         return ((va >> PAGE_SHIFT) & ((1ul << NPTEPGSHIFT) - 1));
288 }
289
290 static __inline
291 vm_pindex_t
292 pmap_pde_index(vm_offset_t va)
293 {
294
295         return ((va >> PDRSHIFT) & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1));
296 }
297
298 static __inline
299 vm_pindex_t
300 pmap_pdpe_index(vm_offset_t va)
301 {
302
303         return ((va >> PDPSHIFT) & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1));
304 }
305
306 static __inline
307 vm_pindex_t
308 pmap_pml4e_index(vm_offset_t va)
309 {
310
311         return ((va >> PML4SHIFT) & ((1ul << NPML4EPGSHIFT) - 1));
312 }
313
314 /* Return a pointer to the PML4 slot that corresponds to a VA */
315 static __inline
316 pml4_entry_t *
317 pmap_pml4e(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
318 {
319
320         return (&pmap->pm_pml4[pmap_pml4e_index(va)]);
321 }
322
323 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
324 static __inline
325 pdp_entry_t *
326 pmap_pml4e_to_pdpe(pml4_entry_t *pml4e, vm_offset_t va)
327 {
328         pdp_entry_t *pdpe;
329
330         pdpe = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4e & PG_FRAME);
331         return (&pdpe[pmap_pdpe_index(va)]);
332 }
333
334 /* Return a pointer to the PDP slot that corresponds to a VA */
335 static __inline
336 pdp_entry_t *
337 pmap_pdpe(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
338 {
339         pml4_entry_t *pml4e;
340
341         pml4e = pmap_pml4e(pmap, va);
342         if ((*pml4e & PG_V) == 0)
343                 return NULL;
344         return (pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, va));
345 }
346
347 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
348 static __inline
349 pd_entry_t *
350 pmap_pdpe_to_pde(pdp_entry_t *pdpe, vm_offset_t va)
351 {
352         pd_entry_t *pde;
353
354         pde = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdpe & PG_FRAME);
355         return (&pde[pmap_pde_index(va)]);
356 }
357
358 /* Return a pointer to the PD slot that corresponds to a VA */
359 static __inline
360 pd_entry_t *
361 pmap_pde(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
362 {
363         pdp_entry_t *pdpe;
364
365         pdpe = pmap_pdpe(pmap, va);
366         if (pdpe == NULL || (*pdpe & PG_V) == 0)
367                  return NULL;
368         return (pmap_pdpe_to_pde(pdpe, va));
369 }
370
371 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
372 static __inline
373 pt_entry_t *
374 pmap_pde_to_pte(pd_entry_t *pde, vm_offset_t va)
375 {
376         pt_entry_t *pte;
377
378         pte = (pt_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pde & PG_FRAME);
379         return (&pte[pmap_pte_index(va)]);
380 }
381
382 /* Return a pointer to the PT slot that corresponds to a VA */
383 static __inline
384 pt_entry_t *
385 pmap_pte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
386 {
387         pd_entry_t *pde;
388
389         pde = pmap_pde(pmap, va);
390         if (pde == NULL || (*pde & PG_V) == 0)
391                 return NULL;
392         if ((*pde & PG_PS) != 0)        /* compat with i386 pmap_pte() */
393                 return ((pt_entry_t *)pde);
394         return (pmap_pde_to_pte(pde, va));
395 }
396
397 static __inline
398 pt_entry_t *
399 vtopte(vm_offset_t va)
400 {
401         uint64_t mask = ((1ul << (NPTEPGSHIFT + NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
402
403         return (PTmap + ((va >> PAGE_SHIFT) & mask));
404 }
405
406 static __inline
407 pd_entry_t *
408 vtopde(vm_offset_t va)
409 {
410         uint64_t mask = ((1ul << (NPDEPGSHIFT + NPDPEPGSHIFT + NPML4EPGSHIFT)) - 1);
411
412         return (PDmap + ((va >> PDRSHIFT) & mask));
413 }
414
415 static uint64_t
416 allocpages(vm_paddr_t *firstaddr, int n)
417 {
418         uint64_t ret;
419
420         ret = *firstaddr;
421         bzero((void *)ret, n * PAGE_SIZE);
422         *firstaddr += n * PAGE_SIZE;
423         return (ret);
424 }
425
426 static
427 void
428 create_pagetables(vm_paddr_t *firstaddr)
429 {
430         int i;
431
432         /*
433          * We are running (mostly) V=P at this point
434          *
435          * Calculate NKPT - number of kernel page tables.  We have to
436          * accomodoate prealloction of the vm_page_array, dump bitmap,
437          * MSGBUF_SIZE, and other stuff.  Be generous.
438          *
439          * Maxmem is in pages.
440          */
441         ndmpdp = (ptoa(Maxmem) + NBPDP - 1) >> PDPSHIFT;
442         if (ndmpdp < 4)         /* Minimum 4GB of dirmap */
443                 ndmpdp = 4;
444
445         nkpt = (Maxmem * sizeof(struct vm_page) + NBPDR - 1) / NBPDR;
446         nkpt += ((nkpt + nkpt + 1 + NKPML4E + NKPDPE + NDMPML4E + ndmpdp) +
447                 511) / 512;
448         nkpt += 128;
449
450         /*
451          * Allocate pages
452          */
453         KPTbase = allocpages(firstaddr, nkpt);
454         KPTphys = allocpages(firstaddr, nkpt);
455         KPML4phys = allocpages(firstaddr, 1);
456         KPDPphys = allocpages(firstaddr, NKPML4E);
457
458         /*
459          * Calculate the page directory base for KERNBASE,
460          * that is where we start populating the page table pages.
461          * Basically this is the end - 2.
462          */
463         KPDphys = allocpages(firstaddr, NKPDPE);
464         KPDbase = KPDphys + ((NKPDPE - (NPDPEPG - KPDPI)) << PAGE_SHIFT);
465
466         DMPDPphys = allocpages(firstaddr, NDMPML4E);
467         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0)
468                 DMPDphys = allocpages(firstaddr, ndmpdp);
469         dmaplimit = (vm_paddr_t)ndmpdp << PDPSHIFT;
470
471         /*
472          * Fill in the underlying page table pages for the area around
473          * KERNBASE.  This remaps low physical memory to KERNBASE.
474          *
475          * Read-only from zero to physfree
476          * XXX not fully used, underneath 2M pages
477          */
478         for (i = 0; (i << PAGE_SHIFT) < *firstaddr; i++) {
479                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] = i << PAGE_SHIFT;
480                 ((pt_entry_t *)KPTbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_G;
481         }
482
483         /*
484          * Now map the initial kernel page tables.  One block of page
485          * tables is placed at the beginning of kernel virtual memory,
486          * and another block is placed at KERNBASE to map the kernel binary,
487          * data, bss, and initial pre-allocations.
488          */
489         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
490                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = KPTbase + (i << PAGE_SHIFT);
491                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V;
492         }
493         for (i = 0; i < nkpt; i++) {
494                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] = KPTphys + (i << PAGE_SHIFT);
495                 ((pd_entry_t *)KPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V;
496         }
497
498         /*
499          * Map from zero to end of allocations using 2M pages as an
500          * optimization.  This will bypass some of the KPTBase pages
501          * above in the KERNBASE area.
502          */
503         for (i = 0; (i << PDRSHIFT) < *firstaddr; i++) {
504                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] = i << PDRSHIFT;
505                 ((pd_entry_t *)KPDbase)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS | PG_G;
506         }
507
508         /*
509          * And connect up the PD to the PDP.  The kernel pmap is expected
510          * to pre-populate all of its PDs.  See NKPDPE in vmparam.h.
511          */
512         for (i = 0; i < NKPDPE; i++) {
513                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] =
514                                 KPDphys + (i << PAGE_SHIFT);
515                 ((pdp_entry_t *)KPDPphys)[NPDPEPG - NKPDPE + i] |=
516                                 PG_RW | PG_V | PG_U;
517         }
518
519         /* Now set up the direct map space using either 2MB or 1GB pages */
520         /* Preset PG_M and PG_A because demotion expects it */
521         if ((amd_feature & AMDID_PAGE1GB) == 0) {
522                 for (i = 0; i < NPDEPG * ndmpdp; i++) {
523                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] = (vm_paddr_t)i << PDRSHIFT;
524                         ((pd_entry_t *)DMPDphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
525                             PG_G | PG_M | PG_A;
526                 }
527                 /* And the direct map space's PDP */
528                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
529                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] = DMPDphys +
530                             (i << PAGE_SHIFT);
531                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
532                 }
533         } else {
534                 for (i = 0; i < ndmpdp; i++) {
535                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] =
536                             (vm_paddr_t)i << PDPSHIFT;
537                         ((pdp_entry_t *)DMPDPphys)[i] |= PG_RW | PG_V | PG_PS |
538                             PG_G | PG_M | PG_A;
539                 }
540         }
541
542         /* And recursively map PML4 to itself in order to get PTmap */
543         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] = KPML4phys;
544         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[PML4PML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
545
546         /* Connect the Direct Map slot up to the PML4 */
547         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] = DMPDPphys;
548         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[DMPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
549
550         /* Connect the KVA slot up to the PML4 */
551         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] = KPDPphys;
552         ((pdp_entry_t *)KPML4phys)[KPML4I] |= PG_RW | PG_V | PG_U;
553 }
554
555 /*
556  *      Bootstrap the system enough to run with virtual memory.
557  *
558  *      On the i386 this is called after mapping has already been enabled
559  *      and just syncs the pmap module with what has already been done.
560  *      [We can't call it easily with mapping off since the kernel is not
561  *      mapped with PA == VA, hence we would have to relocate every address
562  *      from the linked base (virtual) address "KERNBASE" to the actual
563  *      (physical) address starting relative to 0]
564  */
565 void
566 pmap_bootstrap(vm_paddr_t *firstaddr)
567 {
568         vm_offset_t va;
569         pt_entry_t *pte;
570         struct mdglobaldata *gd;
571         int pg;
572
573         KvaStart = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
574         KvaEnd = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
575         KvaSize = KvaEnd - KvaStart;
576
577         avail_start = *firstaddr;
578
579         /*
580          * Create an initial set of page tables to run the kernel in.
581          */
582         create_pagetables(firstaddr);
583
584         virtual2_start = KvaStart;
585         virtual2_end = PTOV_OFFSET;
586
587         virtual_start = (vm_offset_t) PTOV_OFFSET + *firstaddr;
588         virtual_start = pmap_kmem_choose(virtual_start);
589
590         virtual_end = VM_MAX_KERNEL_ADDRESS;
591
592         /* XXX do %cr0 as well */
593         load_cr4(rcr4() | CR4_PGE | CR4_PSE);
594         load_cr3(KPML4phys);
595
596         /*
597          * Initialize protection array.
598          */
599         i386_protection_init();
600
601         /*
602          * The kernel's pmap is statically allocated so we don't have to use
603          * pmap_create, which is unlikely to work correctly at this part of
604          * the boot sequence (XXX and which no longer exists).
605          */
606         kernel_pmap.pm_pml4 = (pdp_entry_t *) (PTOV_OFFSET + KPML4phys);
607         kernel_pmap.pm_count = 1;
608         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1 & ~CPUMASK_LOCK;
609         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
610
611         /*
612          * Reserve some special page table entries/VA space for temporary
613          * mapping of pages.
614          */
615 #define SYSMAP(c, p, v, n)      \
616         v = (c)va; va += ((n)*PAGE_SIZE); p = pte; pte += (n);
617
618         va = virtual_start;
619         pte = vtopte(va);
620
621         /*
622          * CMAP1/CMAP2 are used for zeroing and copying pages.
623          */
624         SYSMAP(caddr_t, CMAP1, CADDR1, 1)
625
626         /*
627          * Crashdump maps.
628          */
629         SYSMAP(caddr_t, pt_crashdumpmap, crashdumpmap, MAXDUMPPGS);
630
631         /*
632          * ptvmmap is used for reading arbitrary physical pages via
633          * /dev/mem.
634          */
635         SYSMAP(caddr_t, ptmmap, ptvmmap, 1)
636
637         /*
638          * msgbufp is used to map the system message buffer.
639          * XXX msgbufmap is not used.
640          */
641         SYSMAP(struct msgbuf *, msgbufmap, msgbufp,
642                atop(round_page(MSGBUF_SIZE)))
643
644         virtual_start = va;
645
646         *CMAP1 = 0;
647
648         /*
649          * PG_G is terribly broken on SMP because we IPI invltlb's in some
650          * cases rather then invl1pg.  Actually, I don't even know why it
651          * works under UP because self-referential page table mappings
652          */
653 #ifdef SMP
654         pgeflag = 0;
655 #else
656         if (cpu_feature & CPUID_PGE)
657                 pgeflag = PG_G;
658 #endif
659         
660 /*
661  * Initialize the 4MB page size flag
662  */
663         pseflag = 0;
664 /*
665  * The 4MB page version of the initial
666  * kernel page mapping.
667  */
668         pdir4mb = 0;
669
670 #if !defined(DISABLE_PSE)
671         if (cpu_feature & CPUID_PSE) {
672                 pt_entry_t ptditmp;
673                 /*
674                  * Note that we have enabled PSE mode
675                  */
676                 pseflag = PG_PS;
677                 ptditmp = *(PTmap + x86_64_btop(KERNBASE));
678                 ptditmp &= ~(NBPDR - 1);
679                 ptditmp |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U | pgeflag;
680                 pdir4mb = ptditmp;
681
682 #ifndef SMP
683                 /*
684                  * Enable the PSE mode.  If we are SMP we can't do this
685                  * now because the APs will not be able to use it when
686                  * they boot up.
687                  */
688                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
689
690                 /*
691                  * We can do the mapping here for the single processor
692                  * case.  We simply ignore the old page table page from
693                  * now on.
694                  */
695                 /*
696                  * For SMP, we still need 4K pages to bootstrap APs,
697                  * PSE will be enabled as soon as all APs are up.
698                  */
699                 PTD[KPTDI] = (pd_entry_t)ptditmp;
700                 cpu_invltlb();
701 #endif
702         }
703 #endif
704
705         /*
706          * We need to finish setting up the globaldata page for the BSP.
707          * locore has already populated the page table for the mdglobaldata
708          * portion.
709          */
710         pg = MDGLOBALDATA_BASEALLOC_PAGES;
711         gd = &CPU_prvspace[0].mdglobaldata;
712         gd->gd_CMAP1 = &SMPpt[pg + 0];
713         gd->gd_CMAP2 = &SMPpt[pg + 1];
714         gd->gd_CMAP3 = &SMPpt[pg + 2];
715         gd->gd_PMAP1 = &SMPpt[pg + 3];
716         gd->gd_CADDR1 = CPU_prvspace[0].CPAGE1;
717         gd->gd_CADDR2 = CPU_prvspace[0].CPAGE2;
718         gd->gd_CADDR3 = CPU_prvspace[0].CPAGE3;
719         gd->gd_PADDR1 = (pt_entry_t *)CPU_prvspace[0].PPAGE1;
720
721         cpu_invltlb();
722 }
723
724 #ifdef SMP
725 /*
726  * Set 4mb pdir for mp startup
727  */
728 void
729 pmap_set_opt(void)
730 {
731         if (pseflag && (cpu_feature & CPUID_PSE)) {
732                 load_cr4(rcr4() | CR4_PSE);
733                 if (pdir4mb && mycpu->gd_cpuid == 0) {  /* only on BSP */
734                         cpu_invltlb();
735                 }
736         }
737 }
738 #endif
739
740 /*
741  * XXX: Hack. Required by pmap_init()
742  */
743 extern vm_offset_t cpu_apic_addr;
744
745 /*
746  *      Initialize the pmap module.
747  *      Called by vm_init, to initialize any structures that the pmap
748  *      system needs to map virtual memory.
749  *      pmap_init has been enhanced to support in a fairly consistant
750  *      way, discontiguous physical memory.
751  */
752 void
753 pmap_init(void)
754 {
755         int i;
756         int initial_pvs;
757
758         /*
759          * object for kernel page table pages
760          */
761         /* JG I think the number can be arbitrary */
762         kptobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, 5);
763
764         /*
765          * Allocate memory for random pmap data structures.  Includes the
766          * pv_head_table.
767          */
768
769         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
770                 vm_page_t m;
771
772                 m = &vm_page_array[i];
773                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
774                 m->md.pv_list_count = 0;
775         }
776
777         /*
778          * init the pv free list
779          */
780         initial_pvs = vm_page_array_size;
781         if (initial_pvs < MINPV)
782                 initial_pvs = MINPV;
783         pvzone = &pvzone_store;
784         pvinit = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
785                                     initial_pvs * sizeof (struct pv_entry));
786         zbootinit(pvzone, "PV ENTRY", sizeof (struct pv_entry),
787                   pvinit, initial_pvs);
788
789         /*
790          * Now it is safe to enable pv_table recording.
791          */
792         pmap_initialized = TRUE;
793 #ifdef SMP
794         /*
795          * XXX: Hack 
796          */
797         lapic = pmap_mapdev_uncacheable(cpu_apic_addr, sizeof(struct LAPIC));
798 #endif
799 }
800
801 /*
802  * Initialize the address space (zone) for the pv_entries.  Set a
803  * high water mark so that the system can recover from excessive
804  * numbers of pv entries.
805  */
806 void
807 pmap_init2(void)
808 {
809         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
810         int entry_max;
811
812         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
813         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
814         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
815         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
816
817         /*
818          * Subtract out pages already installed in the zone (hack)
819          */
820         entry_max = pv_entry_max - vm_page_array_size;
821         if (entry_max <= 0)
822                 entry_max = 1;
823
824         zinitna(pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
825 }
826
827
828 /***************************************************
829  * Low level helper routines.....
830  ***************************************************/
831
832 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
833
834 /*
835  * This code checks for non-writeable/modified pages.
836  * This should be an invalid condition.
837  */
838 static
839 int
840 pmap_nw_modified(pt_entry_t pte)
841 {
842         if ((pte & (PG_M|PG_RW)) == PG_M)
843                 return 1;
844         else
845                 return 0;
846 }
847 #endif
848
849
850 /*
851  * this routine defines the region(s) of memory that should
852  * not be tested for the modified bit.
853  */
854 static __inline
855 int
856 pmap_track_modified(vm_offset_t va)
857 {
858         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva)) 
859                 return 1;
860         else
861                 return 0;
862 }
863
864 /*
865  * Extract the physical page address associated with the map/VA pair.
866  *
867  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
868  */
869 vm_paddr_t 
870 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
871 {
872         vm_paddr_t rtval;
873         pt_entry_t *pte;
874         pd_entry_t pde, *pdep;
875
876         lwkt_gettoken(&vm_token);
877         rtval = 0;
878         pdep = pmap_pde(pmap, va);
879         if (pdep != NULL) {
880                 pde = *pdep;
881                 if (pde) {
882                         if ((pde & PG_PS) != 0) {
883                                 rtval = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
884                         } else {
885                                 pte = pmap_pde_to_pte(pdep, va);
886                                 rtval = (*pte & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
887                         }
888                 }
889         }
890         lwkt_reltoken(&vm_token);
891         return rtval;
892 }
893
894 /*
895  * Extract the physical page address associated kernel virtual address.
896  */
897 vm_paddr_t
898 pmap_kextract(vm_offset_t va)
899 {
900         pd_entry_t pde;
901         vm_paddr_t pa;
902
903         if (va >= DMAP_MIN_ADDRESS && va < DMAP_MAX_ADDRESS) {
904                 pa = DMAP_TO_PHYS(va);
905         } else {
906                 pde = *vtopde(va);
907                 if (pde & PG_PS) {
908                         pa = (pde & PG_PS_FRAME) | (va & PDRMASK);
909                 } else {
910                         /*
911                          * Beware of a concurrent promotion that changes the
912                          * PDE at this point!  For example, vtopte() must not
913                          * be used to access the PTE because it would use the
914                          * new PDE.  It is, however, safe to use the old PDE
915                          * because the page table page is preserved by the
916                          * promotion.
917                          */
918                         pa = *pmap_pde_to_pte(&pde, va);
919                         pa = (pa & PG_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
920                 }
921         }
922         return pa;
923 }
924
925 /***************************************************
926  * Low level mapping routines.....
927  ***************************************************/
928
929 /*
930  * Routine: pmap_kenter
931  * Function:
932  *      Add a wired page to the KVA
933  *      NOTE! note that in order for the mapping to take effect -- you
934  *      should do an invltlb after doing the pmap_kenter().
935  */
936 void 
937 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
938 {
939         pt_entry_t *pte;
940         pt_entry_t npte;
941         pmap_inval_info info;
942
943         pmap_inval_init(&info);
944         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
945         pte = vtopte(va);
946         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
947         *pte = npte;
948         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
949         pmap_inval_done(&info);
950 }
951
952 /*
953  * Routine: pmap_kenter_quick
954  * Function:
955  *      Similar to pmap_kenter(), except we only invalidate the
956  *      mapping on the current CPU.
957  */
958 void
959 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
960 {
961         pt_entry_t *pte;
962         pt_entry_t npte;
963
964         npte = pa | PG_RW | PG_V | pgeflag;
965         pte = vtopte(va);
966         *pte = npte;
967         cpu_invlpg((void *)va);
968 }
969
970 void
971 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
972 {
973         pmap_inval_info info;
974
975         pmap_inval_init(&info);
976         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
977         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
978         pmap_inval_done(&info);
979 }
980
981 void
982 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
983 {
984         cpu_invlpg((void *)va);
985 }
986
987 /*
988  * remove a page from the kernel pagetables
989  */
990 void
991 pmap_kremove(vm_offset_t va)
992 {
993         pt_entry_t *pte;
994         pmap_inval_info info;
995
996         pmap_inval_init(&info);
997         pte = vtopte(va);
998         pmap_inval_interlock(&info, &kernel_pmap, va);
999         *pte = 0;
1000         pmap_inval_deinterlock(&info, &kernel_pmap);
1001         pmap_inval_done(&info);
1002 }
1003
1004 void
1005 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
1006 {
1007         pt_entry_t *pte;
1008         pte = vtopte(va);
1009         *pte = 0;
1010         cpu_invlpg((void *)va);
1011 }
1012
1013 /*
1014  * XXX these need to be recoded.  They are not used in any critical path.
1015  */
1016 void
1017 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
1018 {
1019         *vtopte(va) |= PG_RW;
1020         cpu_invlpg((void *)va);
1021 }
1022
1023 void
1024 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
1025 {
1026         *vtopte(va) |= PG_N;
1027         cpu_invlpg((void *)va);
1028 }
1029
1030 /*
1031  * Used to map a range of physical addresses into kernel virtual
1032  * address space during the low level boot, typically to map the
1033  * dump bitmap, message buffer, and vm_page_array.
1034  *
1035  * These mappings are typically made at some pointer after the end of the
1036  * kernel text+data.
1037  *
1038  * We could return PHYS_TO_DMAP(start) here and not allocate any
1039  * via (*virtp), but then kmem from userland and kernel dumps won't
1040  * have access to the related pointers.
1041  */
1042 vm_offset_t
1043 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
1044 {
1045         vm_offset_t va;
1046         vm_offset_t va_start;
1047
1048         /*return PHYS_TO_DMAP(start);*/
1049
1050         va_start = *virtp;
1051         va = va_start;
1052
1053         while (start < end) {
1054                 pmap_kenter_quick(va, start);
1055                 va += PAGE_SIZE;
1056                 start += PAGE_SIZE;
1057         }
1058         *virtp = va;
1059         return va_start;
1060 }
1061
1062
1063 /*
1064  * Add a list of wired pages to the kva
1065  * this routine is only used for temporary
1066  * kernel mappings that do not need to have
1067  * page modification or references recorded.
1068  * Note that old mappings are simply written
1069  * over.  The page *must* be wired.
1070  */
1071 void
1072 pmap_qenter(vm_offset_t va, vm_page_t *m, int count)
1073 {
1074         vm_offset_t end_va;
1075
1076         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1077                 
1078         while (va < end_va) {
1079                 pt_entry_t *pte;
1080
1081                 pte = vtopte(va);
1082                 *pte = VM_PAGE_TO_PHYS(*m) | PG_RW | PG_V | pgeflag;
1083                 cpu_invlpg((void *)va);
1084                 va += PAGE_SIZE;
1085                 m++;
1086         }
1087         smp_invltlb();
1088 }
1089
1090 /*
1091  * This routine jerks page mappings from the
1092  * kernel -- it is meant only for temporary mappings.
1093  *
1094  * MPSAFE, INTERRUPT SAFE (cluster callback)
1095  */
1096 void
1097 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
1098 {
1099         vm_offset_t end_va;
1100
1101         end_va = va + count * PAGE_SIZE;
1102
1103         while (va < end_va) {
1104                 pt_entry_t *pte;
1105
1106                 pte = vtopte(va);
1107                 *pte = 0;
1108                 cpu_invlpg((void *)va);
1109                 va += PAGE_SIZE;
1110         }
1111         smp_invltlb();
1112 }
1113
1114 /*
1115  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
1116  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
1117  *
1118  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
1119  * the call should be made with a critical section held so the page's object
1120  * association remains valid on return.
1121  */
1122 static
1123 vm_page_t
1124 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
1125 {
1126         vm_page_t m;
1127
1128         do {
1129                 m = vm_page_lookup(object, pindex);
1130         } while (m && vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pplookp"));
1131
1132         return(m);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Create a new thread and optionally associate it with a (new) process.
1137  * NOTE! the new thread's cpu may not equal the current cpu.
1138  */
1139 void
1140 pmap_init_thread(thread_t td)
1141 {
1142         /* enforce pcb placement & alignment */
1143         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
1144         td->td_pcb = (struct pcb *)((intptr_t)td->td_pcb & ~(intptr_t)0xF);
1145         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
1146         td->td_sp = (char *)td->td_pcb; /* no -16 */
1147 }
1148
1149 /*
1150  * This routine directly affects the fork perf for a process.
1151  */
1152 void
1153 pmap_init_proc(struct proc *p)
1154 {
1155 }
1156
1157 /*
1158  * Dispose the UPAGES for a process that has exited.
1159  * This routine directly impacts the exit perf of a process.
1160  */
1161 void
1162 pmap_dispose_proc(struct proc *p)
1163 {
1164         KASSERT(p->p_lock == 0, ("attempt to dispose referenced proc! %p", p));
1165 }
1166
1167 /***************************************************
1168  * Page table page management routines.....
1169  ***************************************************/
1170
1171 /*
1172  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
1173  * drops to zero, then it decrements the wire count.
1174  */
1175 static __inline
1176 int
1177 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1178                      pmap_inval_info_t info)
1179 {
1180         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1181         if (m->hold_count > 1) {
1182                 vm_page_unhold(m);
1183                 return 0;
1184         } else {
1185                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, m, info);
1186         }
1187 }
1188
1189 static
1190 int
1191 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m,
1192                       pmap_inval_info_t info)
1193 {
1194         /* 
1195          * Wait until we can busy the page ourselves.  We cannot have
1196          * any active flushes if we block.  We own one hold count on the
1197          * page so it cannot be freed out from under us.
1198          */
1199         if (m->flags & PG_BUSY) {
1200                 pmap_inval_flush(info);
1201                 while (vm_page_sleep_busy(m, FALSE, "pmuwpt"))
1202                         ;
1203         }
1204         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1205                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
1206
1207         /*
1208          * This case can occur if new references were acquired while
1209          * we were blocked.
1210          */
1211         if (m->hold_count > 1) {
1212                 KKASSERT(m->hold_count > 1);
1213                 vm_page_unhold(m);
1214                 return 0;
1215         }
1216
1217         /*
1218          * Unmap the page table page
1219          */
1220         KKASSERT(m->hold_count == 1);
1221         vm_page_busy(m);
1222         pmap_inval_interlock(info, pmap, -1);
1223
1224         if (m->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1225                 /* PDP page */
1226                 pml4_entry_t *pml4;
1227                 pml4 = pmap_pml4e(pmap, va);
1228                 *pml4 = 0;
1229         } else if (m->pindex >= NUPDE) {
1230                 /* PD page */
1231                 pdp_entry_t *pdp;
1232                 pdp = pmap_pdpe(pmap, va);
1233                 *pdp = 0;
1234         } else {
1235                 /* PT page */
1236                 pd_entry_t *pd;
1237                 pd = pmap_pde(pmap, va);
1238                 *pd = 0;
1239         }
1240
1241         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1242         --pmap->pm_stats.resident_count;
1243
1244         if (pmap->pm_ptphint == m)
1245                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1246         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
1247
1248         if (m->pindex < NUPDE) {
1249                 /* We just released a PT, unhold the matching PD */
1250                 vm_page_t pdpg;
1251
1252                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pdpe(pmap, va) & PG_FRAME);
1253                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdpg, info);
1254         }
1255         if (m->pindex >= NUPDE && m->pindex < (NUPDE + NUPDPE)) {
1256                 /* We just released a PD, unhold the matching PDP */
1257                 vm_page_t pdppg;
1258
1259                 pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pmap_pml4e(pmap, va) & PG_FRAME);
1260                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, pdppg, info);
1261         }
1262
1263         /*
1264          * This was our last hold, the page had better be unwired
1265          * after we decrement wire_count.
1266          *
1267          * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
1268          * multiple wire counts.
1269          */
1270         vm_page_unhold(m);
1271         --m->wire_count;
1272         KKASSERT(m->wire_count == 0);
1273         --vmstats.v_wire_count;
1274         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1275         vm_page_flash(m);
1276         vm_page_free_zero(m);
1277
1278         return 1;
1279 }
1280
1281 /*
1282  * After removing a page table entry, this routine is used to
1283  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1284  */
1285 static
1286 int
1287 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte,
1288                 pmap_inval_info_t info)
1289 {
1290         vm_pindex_t ptepindex;
1291
1292         if (va >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
1293                 return 0;
1294
1295         if (mpte == NULL) {
1296                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1297 #if JGHINT
1298                 if (pmap->pm_ptphint &&
1299                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1300                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1301                 } else {
1302 #endif
1303                         pmap_inval_flush(info);
1304                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1305                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1306 #if JGHINT
1307                 }
1308 #endif
1309         }
1310         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, info);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * Initialize pmap0/vmspace0.  This pmap is not added to pmap_list because
1315  * it, and IdlePTD, represents the template used to update all other pmaps.
1316  *
1317  * On architectures where the kernel pmap is not integrated into the user
1318  * process pmap, this pmap represents the process pmap, not the kernel pmap.
1319  * kernel_pmap should be used to directly access the kernel_pmap.
1320  */
1321 void
1322 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
1323 {
1324         pmap->pm_pml4 = (pml4_entry_t *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys);
1325         pmap->pm_count = 1;
1326         pmap->pm_active = 0;
1327         pmap->pm_ptphint = NULL;
1328         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1329         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
1334  * such as one in a vmspace structure.
1335  */
1336 void
1337 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
1338 {
1339         vm_page_t ptdpg;
1340
1341         /*
1342          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
1343          * page directory table.
1344          */
1345         if (pmap->pm_pml4 == NULL) {
1346                 pmap->pm_pml4 =
1347                     (pml4_entry_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
1348         }
1349
1350         /*
1351          * Allocate an object for the ptes
1352          */
1353         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
1354                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I + 1);
1355
1356         /*
1357          * Allocate the page directory page, unless we already have
1358          * one cached.  If we used the cached page the wire_count will
1359          * already be set appropriately.
1360          */
1361         if ((ptdpg = pmap->pm_pdirm) == NULL) {
1362                 ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I,
1363                                      VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY);
1364                 pmap->pm_pdirm = ptdpg;
1365                 vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED | PG_BUSY);
1366                 ptdpg->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1367                 if (ptdpg->wire_count == 0)
1368                         ++vmstats.v_wire_count;
1369                 ptdpg->wire_count = 1;
1370                 pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pml4, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1371         }
1372         if ((ptdpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1373                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1374 #ifdef PMAP_DEBUG
1375         else
1376                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
1377 #endif
1378
1379         pmap->pm_pml4[KPML4I] = KPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1380         pmap->pm_pml4[DMPML4I] = DMPDPphys | PG_RW | PG_V | PG_U;
1381
1382         /* install self-referential address mapping entry */
1383         pmap->pm_pml4[PML4PML4I] = VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg) | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M;
1384
1385         pmap->pm_count = 1;
1386         pmap->pm_active = 0;
1387         pmap->pm_ptphint = NULL;
1388         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
1389         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
1390         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
1391 }
1392
1393 /*
1394  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed.  This routine
1395  * is called by the vmspace dtor function.  A great deal of pmap data is
1396  * left passively mapped to improve vmspace management so we have a bit
1397  * of cleanup work to do here.
1398  */
1399 void
1400 pmap_puninit(pmap_t pmap)
1401 {
1402         vm_page_t p;
1403
1404         KKASSERT(pmap->pm_active == 0);
1405         lwkt_gettoken(&vm_token);
1406         if ((p = pmap->pm_pdirm) != NULL) {
1407                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != NULL);
1408                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1409                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pml4);
1410                 p->wire_count--;
1411                 vmstats.v_wire_count--;
1412                 KKASSERT((p->flags & PG_BUSY) == 0);
1413                 vm_page_busy(p);
1414                 vm_page_free_zero(p);
1415                 pmap->pm_pdirm = NULL;
1416         }
1417         if (pmap->pm_pml4) {
1418                 KKASSERT(pmap->pm_pml4 != (void *)(PTOV_OFFSET + KPML4phys));
1419                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1420                 pmap->pm_pml4 = NULL;
1421         }
1422         if (pmap->pm_pteobj) {
1423                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
1424                 pmap->pm_pteobj = NULL;
1425         }
1426         lwkt_reltoken(&vm_token);
1427 }
1428
1429 /*
1430  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
1431  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
1432  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
1433  * then copies the template.
1434  */
1435 void
1436 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
1437 {
1438         crit_enter();
1439         lwkt_gettoken(&vm_token);
1440         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1441         /* XXX copies current process, does not fill in MPPTDI */
1442         lwkt_reltoken(&vm_token);
1443         crit_exit();
1444 }
1445
1446 /*
1447  * Attempt to release and free a vm_page in a pmap.  Returns 1 on success,
1448  * 0 on failure (if the procedure had to sleep).
1449  *
1450  * When asked to remove the page directory page itself, we actually just
1451  * leave it cached so we do not have to incur the SMP inval overhead of
1452  * removing the kernel mapping.  pmap_puninit() will take care of it.
1453  */
1454 static
1455 int
1456 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1457 {
1458         /*
1459          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1460          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1461          * might as well be placed directly into the zero queue.
1462          */
1463         if (vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl"))
1464                 return 0;
1465
1466         vm_page_busy(p);
1467
1468         /*
1469          * Remove the page table page from the processes address space.
1470          */
1471         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1472                 /*
1473                  * We are the pml4 table itself.
1474                  */
1475                 /* XXX anything to do here? */
1476         } else if (p->pindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1477                 /*
1478                  * Remove a PDP page from the PML4.  We do not maintain
1479                  * hold counts on the PML4 page.
1480                  */
1481                 pml4_entry_t *pml4;
1482                 vm_page_t m4;
1483                 int idx;
1484
1485                 m4 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj, NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I);
1486                 KKASSERT(m4 != NULL);
1487                 pml4 = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m4));
1488                 idx = (p->pindex - (NUPDE + NUPDPE)) % NPML4EPG;
1489                 KKASSERT(pml4[idx] != 0);
1490                 pml4[idx] = 0;
1491         } else if (p->pindex >= NUPDE) {
1492                 /*
1493                  * Remove a PD page from the PDP and drop the hold count
1494                  * on the PDP.  The PDP is left cached in the pmap if
1495                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1496                  * intact.
1497                  */
1498                 vm_page_t m3;
1499                 pdp_entry_t *pdp;
1500                 int idx;
1501
1502                 m3 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1503                                 NUPDE + NUPDPE + (p->pindex - NUPDE) / NPDPEPG);
1504                 KKASSERT(m3 != NULL);
1505                 pdp = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m3));
1506                 idx = (p->pindex - NUPDE) % NPDPEPG;
1507                 KKASSERT(pdp[idx] != 0);
1508                 pdp[idx] = 0;
1509                 m3->hold_count--;
1510         } else {
1511                 /*
1512                  * Remove a PT page from the PD and drop the hold count
1513                  * on the PD.  The PD is left cached in the pmap if
1514                  * the hold count drops to 0 so the wire count remains
1515                  * intact.
1516                  */
1517                 vm_page_t m2;
1518                 pd_entry_t *pd;
1519                 int idx;
1520
1521                 m2 = vm_page_lookup(pmap->pm_pteobj,
1522                                     NUPDE + p->pindex / NPDEPG);
1523                 KKASSERT(m2 != NULL);
1524                 pd = (void *)PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m2));
1525                 idx = p->pindex % NPDEPG;
1526                 pd[idx] = 0;
1527                 m2->hold_count--;
1528         }
1529
1530         /*
1531          * One fewer mappings in the pmap.  p's hold count had better
1532          * be zero.
1533          */
1534         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1535         --pmap->pm_stats.resident_count;
1536         if (p->hold_count)
1537                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1538         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1539                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1540
1541         /*
1542          * We leave the top-level page table page cached, wired, and mapped in
1543          * the pmap until the dtor function (pmap_puninit()) gets called.
1544          * However, still clean it up so we can set PG_ZERO.
1545          */
1546         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1547                 bzero(pmap->pm_pml4, PAGE_SIZE);
1548                 vm_page_flag_set(p, PG_ZERO);
1549                 vm_page_wakeup(p);
1550         } else {
1551                 p->wire_count--;
1552                 KKASSERT(p->wire_count == 0);
1553                 vmstats.v_wire_count--;
1554                 /* JG eventually revert to using vm_page_free_zero() */
1555                 vm_page_free(p);
1556         }
1557         return 1;
1558 }
1559
1560 /*
1561  * This routine is called when various levels in the page table need to
1562  * be populated.  This routine cannot fail.
1563  */
1564 static
1565 vm_page_t
1566 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_pindex_t ptepindex)
1567 {
1568         vm_page_t m;
1569
1570         /*
1571          * Find or fabricate a new pagetable page.  This will busy the page.
1572          */
1573         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1574                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1575         if ((m->flags & PG_ZERO) == 0) {
1576                 pmap_zero_page(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1577         }
1578 #ifdef PMAP_DEBUG
1579         else {
1580                 pmap_page_assertzero(VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1581         }
1582 #endif
1583
1584         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1585                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1586
1587         /*
1588          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1589          * the caller.
1590          */
1591         m->hold_count++;
1592         if (m->wire_count++ == 0)
1593                 vmstats.v_wire_count++;
1594         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1595         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1596
1597         /*
1598          * Map the pagetable page into the process address space, if
1599          * it isn't already there.
1600          *
1601          * It is possible that someone else got in and mapped the page
1602          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1603          * return the held page.
1604          */
1605         if (ptepindex >= (NUPDE + NUPDPE)) {
1606                 /*
1607                  * Wire up a new PDP page in the PML4
1608                  */
1609                 vm_pindex_t pml4index;
1610                 pml4_entry_t *pml4;
1611
1612                 pml4index = ptepindex - (NUPDE + NUPDPE);
1613                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1614                 if (*pml4 & PG_V) {
1615                         if (--m->wire_count == 0)
1616                                 --vmstats.v_wire_count;
1617                         vm_page_wakeup(m);
1618                         return(m);
1619                 }
1620                 *pml4 = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1621         } else if (ptepindex >= NUPDE) {
1622                 /*
1623                  * Wire up a new PD page in the PDP
1624                  */
1625                 vm_pindex_t pml4index;
1626                 vm_pindex_t pdpindex;
1627                 vm_page_t pdppg;
1628                 pml4_entry_t *pml4;
1629                 pdp_entry_t *pdp;
1630
1631                 pdpindex = ptepindex - NUPDE;
1632                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1633
1634                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1635                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1636                         /*
1637                          * Have to allocate a new PDP page, recurse.
1638                          * This always succeeds.  Returned page will
1639                          * be held.
1640                          */
1641                         pdppg = _pmap_allocpte(pmap,
1642                                                NUPDE + NUPDPE + pml4index);
1643                 } else {
1644                         /*
1645                          * Add a held reference to the PDP page.
1646                          */
1647                         pdppg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pml4 & PG_FRAME);
1648                         pdppg->hold_count++;
1649                 }
1650
1651                 /*
1652                  * Now find the pdp_entry and map the PDP.  If the PDP
1653                  * has already been mapped unwind and return the
1654                  * already-mapped PDP held.
1655                  *
1656                  * pdppg is left held (hold_count is incremented for
1657                  * each PD in the PDP).
1658                  */
1659                 pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1660                 pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1661                 if (*pdp & PG_V) {
1662                         vm_page_unhold(pdppg);
1663                         if (--m->wire_count == 0)
1664                                 --vmstats.v_wire_count;
1665                         vm_page_wakeup(m);
1666                         return(m);
1667                 }
1668                 *pdp = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1669         } else {
1670                 /*
1671                  * Wire up the new PT page in the PD
1672                  */
1673                 vm_pindex_t pml4index;
1674                 vm_pindex_t pdpindex;
1675                 pml4_entry_t *pml4;
1676                 pdp_entry_t *pdp;
1677                 pd_entry_t *pd;
1678                 vm_page_t pdpg;
1679
1680                 pdpindex = ptepindex >> NPDPEPGSHIFT;
1681                 pml4index = pdpindex >> NPML4EPGSHIFT;
1682
1683                 /*
1684                  * Locate the PDP page in the PML4, then the PD page in
1685                  * the PDP.  If either does not exist we simply recurse
1686                  * to allocate them.
1687                  *
1688                  * We can just recurse on the PD page as it will recurse
1689                  * on the PDP if necessary.
1690                  */
1691                 pml4 = &pmap->pm_pml4[pml4index];
1692                 if ((*pml4 & PG_V) == 0) {
1693                         pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1694                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1695                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1696                 } else {
1697                         pdp = (pdp_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pml4 & PG_FRAME);
1698                         pdp = &pdp[pdpindex & ((1ul << NPDPEPGSHIFT) - 1)];
1699                         if ((*pdp & PG_V) == 0) {
1700                                 pdpg = _pmap_allocpte(pmap, NUPDE + pdpindex);
1701                         } else {
1702                                 pdpg = PHYS_TO_VM_PAGE(*pdp & PG_FRAME);
1703                                 pdpg->hold_count++;
1704                         }
1705                 }
1706
1707                 /*
1708                  * Now fill in the pte in the PD.  If the pte already exists
1709                  * (again, if we raced the grab), unhold pdpg and unwire
1710                  * m, returning a held m.
1711                  *
1712                  * pdpg is left held (hold_count is incremented for
1713                  * each PT in the PD).
1714                  */
1715                 pd = (pd_entry_t *)PHYS_TO_DMAP(*pdp & PG_FRAME);
1716                 pd = &pd[ptepindex & ((1ul << NPDEPGSHIFT) - 1)];
1717                 if (*pd != 0) {
1718                         vm_page_unhold(pdpg);
1719                         if (--m->wire_count == 0)
1720                                 --vmstats.v_wire_count;
1721                         vm_page_wakeup(m);
1722                         return(m);
1723                 }
1724                 *pd = VM_PAGE_TO_PHYS(m) | PG_U | PG_RW | PG_V | PG_A | PG_M;
1725         }
1726
1727         /*
1728          * We successfully loaded a PDP, PD, or PTE.  Set the page table hint,
1729          * valid bits, mapped flag, unbusy, and we're done.
1730          */
1731         pmap->pm_ptphint = m;
1732         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1733
1734 #if 0
1735         m->valid = VM_PAGE_BITS_ALL;
1736         vm_page_flag_clear(m, PG_ZERO);
1737 #endif
1738         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1739         vm_page_wakeup(m);
1740
1741         return (m);
1742 }
1743
1744 static
1745 vm_page_t
1746 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1747 {
1748         vm_pindex_t ptepindex;
1749         pd_entry_t *pd;
1750         vm_page_t m;
1751
1752         /*
1753          * Calculate pagetable page index
1754          */
1755         ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
1756
1757         /*
1758          * Get the page directory entry
1759          */
1760         pd = pmap_pde(pmap, va);
1761
1762         /*
1763          * This supports switching from a 2MB page to a
1764          * normal 4K page.
1765          */
1766         if (pd != NULL && (*pd & (PG_PS | PG_V)) == (PG_PS | PG_V)) {
1767                 panic("no promotion/demotion yet");
1768                 *pd = 0;
1769                 pd = NULL;
1770                 cpu_invltlb();
1771                 smp_invltlb();
1772         }
1773
1774         /*
1775          * If the page table page is mapped, we just increment the
1776          * hold count, and activate it.
1777          */
1778         if (pd != NULL && (*pd & PG_V) != 0) {
1779                 /* YYY hint is used here on i386 */
1780                 m = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1781                 pmap->pm_ptphint = m;
1782                 m->hold_count++;
1783                 return m;
1784         }
1785         /*
1786          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1787          */
1788         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1789 }
1790
1791
1792 /***************************************************
1793  * Pmap allocation/deallocation routines.
1794  ***************************************************/
1795
1796 /*
1797  * Release any resources held by the given physical map.
1798  * Called when a pmap initialized by pmap_pinit is being released.
1799  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
1800  */
1801 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
1802
1803 void
1804 pmap_release(struct pmap *pmap)
1805 {
1806         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
1807         struct rb_vm_page_scan_info info;
1808
1809         KASSERT(pmap->pm_active == 0, ("pmap still active! %08x", pmap->pm_active));
1810 #if defined(DIAGNOSTIC)
1811         if (object->ref_count != 1)
1812                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
1813 #endif
1814         
1815         info.pmap = pmap;
1816         info.object = object;
1817         crit_enter();
1818         lwkt_gettoken(&vm_token);
1819         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
1820         crit_exit();
1821
1822         do {
1823                 crit_enter();
1824                 info.error = 0;
1825                 info.mpte = NULL;
1826                 info.limit = object->generation;
1827
1828                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
1829                                         pmap_release_callback, &info);
1830                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
1831                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
1832                                 info.error = 1;
1833                 }
1834                 crit_exit();
1835         } while (info.error);
1836         lwkt_reltoken(&vm_token);
1837 }
1838
1839 static
1840 int
1841 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
1842 {
1843         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
1844
1845         if (p->pindex == NUPDE + NUPDPE + PML4PML4I) {
1846                 info->mpte = p;
1847                 return(0);
1848         }
1849         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
1850                 info->error = 1;
1851                 return(-1);
1852         }
1853         if (info->object->generation != info->limit) {
1854                 info->error = 1;
1855                 return(-1);
1856         }
1857         return(0);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * Grow the number of kernel page table entries, if needed.
1862  *
1863  * This routine is always called to validate any address space
1864  * beyond KERNBASE (for kldloads).  kernel_vm_end only governs the address
1865  * space below KERNBASE.
1866  */
1867 void
1868 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
1869 {
1870         vm_paddr_t paddr;
1871         vm_offset_t ptppaddr;
1872         vm_page_t nkpg;
1873         pd_entry_t *pde, newpdir;
1874         pdp_entry_t newpdp;
1875         int update_kernel_vm_end;
1876
1877         crit_enter();
1878         lwkt_gettoken(&vm_token);
1879
1880         /*
1881          * bootstrap kernel_vm_end on first real VM use
1882          */
1883         if (kernel_vm_end == 0) {
1884                 kernel_vm_end = VM_MIN_KERNEL_ADDRESS;
1885                 nkpt = 0;
1886                 while ((*pmap_pde(&kernel_pmap, kernel_vm_end) & PG_V) != 0) {
1887                         kernel_vm_end = (kernel_vm_end + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1888                                         ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1889                         nkpt++;
1890                         if (kernel_vm_end - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1891                                 kernel_vm_end = kernel_map.max_offset;
1892                                 break;                       
1893                         }
1894                 }
1895         }
1896
1897         /*
1898          * Fill in the gaps.  kernel_vm_end is only adjusted for ranges
1899          * below KERNBASE.  Ranges above KERNBASE are kldloaded and we
1900          * do not want to force-fill 128G worth of page tables.
1901          */
1902         if (kstart < KERNBASE) {
1903                 if (kstart > kernel_vm_end)
1904                         kstart = kernel_vm_end;
1905                 KKASSERT(kend <= KERNBASE);
1906                 update_kernel_vm_end = 1;
1907         } else {
1908                 update_kernel_vm_end = 0;
1909         }
1910
1911         kstart = rounddown2(kstart, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1912         kend = roundup2(kend, PAGE_SIZE * NPTEPG);
1913
1914         if (kend - 1 >= kernel_map.max_offset)
1915                 kend = kernel_map.max_offset;
1916
1917         while (kstart < kend) {
1918                 pde = pmap_pde(&kernel_pmap, kstart);
1919                 if (pde == NULL) {
1920                         /* We need a new PDP entry */
1921                         nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1922                                              VM_ALLOC_NORMAL |
1923                                              VM_ALLOC_SYSTEM |
1924                                              VM_ALLOC_INTERRUPT);
1925                         if (nkpg == NULL) {
1926                                 panic("pmap_growkernel: no memory to grow "
1927                                       "kernel");
1928                         }
1929                         paddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1930                         if ((nkpg->flags & PG_ZERO) == 0)
1931                                 pmap_zero_page(paddr);
1932                         vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1933                         newpdp = (pdp_entry_t)
1934                                 (paddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1935                         *pmap_pdpe(&kernel_pmap, kstart) = newpdp;
1936                         nkpt++;
1937                         continue; /* try again */
1938                 }
1939                 if ((*pde & PG_V) != 0) {
1940                         kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1941                                  ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1942                         if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1943                                 kstart = kernel_map.max_offset;
1944                                 break;                       
1945                         }
1946                         continue;
1947                 }
1948
1949                 /*
1950                  * This index is bogus, but out of the way
1951                  */
1952                 nkpg = vm_page_alloc(kptobj, nkpt,
1953                                      VM_ALLOC_NORMAL |
1954                                      VM_ALLOC_SYSTEM |
1955                                      VM_ALLOC_INTERRUPT);
1956                 if (nkpg == NULL)
1957                         panic("pmap_growkernel: no memory to grow kernel");
1958
1959                 vm_page_wire(nkpg);
1960                 ptppaddr = VM_PAGE_TO_PHYS(nkpg);
1961                 pmap_zero_page(ptppaddr);
1962                 vm_page_flag_clear(nkpg, PG_ZERO);
1963                 newpdir = (pd_entry_t) (ptppaddr | PG_V | PG_RW | PG_A | PG_M);
1964                 *pmap_pde(&kernel_pmap, kstart) = newpdir;
1965                 nkpt++;
1966
1967                 kstart = (kstart + PAGE_SIZE * NPTEPG) &
1968                           ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
1969
1970                 if (kstart - 1 >= kernel_map.max_offset) {
1971                         kstart = kernel_map.max_offset;
1972                         break;                       
1973                 }
1974         }
1975
1976         /*
1977          * Only update kernel_vm_end for areas below KERNBASE.
1978          */
1979         if (update_kernel_vm_end && kernel_vm_end < kstart)
1980                 kernel_vm_end = kstart;
1981
1982         lwkt_reltoken(&vm_token);
1983         crit_exit();
1984 }
1985
1986 /*
1987  *      Retire the given physical map from service.
1988  *      Should only be called if the map contains
1989  *      no valid mappings.
1990  */
1991 void
1992 pmap_destroy(pmap_t pmap)
1993 {
1994         int count;
1995
1996         if (pmap == NULL)
1997                 return;
1998
1999         lwkt_gettoken(&vm_token);
2000         count = --pmap->pm_count;
2001         if (count == 0) {
2002                 pmap_release(pmap);
2003                 panic("destroying a pmap is not yet implemented");
2004         }
2005         lwkt_reltoken(&vm_token);
2006 }
2007
2008 /*
2009  *      Add a reference to the specified pmap.
2010  */
2011 void
2012 pmap_reference(pmap_t pmap)
2013 {
2014         if (pmap != NULL) {
2015                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2016                 pmap->pm_count++;
2017                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2018         }
2019 }
2020
2021 /***************************************************
2022 * page management routines.
2023  ***************************************************/
2024
2025 /*
2026  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
2027  * called from an interrupt.
2028  */
2029 static __inline
2030 void
2031 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
2032 {
2033         pv_entry_count--;
2034         KKASSERT(pv_entry_count >= 0);
2035         zfree(pvzone, pv);
2036 }
2037
2038 /*
2039  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
2040  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
2041  */
2042 static
2043 pv_entry_t
2044 get_pv_entry(void)
2045 {
2046         pv_entry_count++;
2047         if (pv_entry_high_water &&
2048                 (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
2049                 (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
2050                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
2051                 wakeup(&vm_pages_needed);
2052         }
2053         return zalloc(pvzone);
2054 }
2055
2056 /*
2057  * This routine is very drastic, but can save the system
2058  * in a pinch.
2059  */
2060 void
2061 pmap_collect(void)
2062 {
2063         int i;
2064         vm_page_t m;
2065         static int warningdone=0;
2066
2067         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
2068                 return;
2069         lwkt_gettoken(&vm_token);
2070         if (warningdone < 5) {
2071                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
2072                 warningdone++;
2073         }
2074
2075         for(i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
2076                 m = &vm_page_array[i];
2077                 if (m->wire_count || m->hold_count || m->busy ||
2078                     (m->flags & PG_BUSY))
2079                         continue;
2080                 pmap_remove_all(m);
2081         }
2082         pmap_pagedaemon_waken = 0;
2083         lwkt_reltoken(&vm_token);
2084 }
2085         
2086
2087 /*
2088  * If it is the first entry on the list, it is actually
2089  * in the header and we must copy the following entry up
2090  * to the header.  Otherwise we must search the list for
2091  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
2092  */
2093 static
2094 int
2095 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, 
2096                         vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
2097 {
2098         pv_entry_t pv;
2099         int rtval;
2100
2101         crit_enter();
2102         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
2103                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2104                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
2105                                 break;
2106                 }
2107         } else {
2108                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
2109                         if (va == pv->pv_va) 
2110                                 break;
2111                 }
2112         }
2113
2114         rtval = 0;
2115         KKASSERT(pv);
2116
2117         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2118         m->md.pv_list_count--;
2119         m->object->agg_pv_list_count--;
2120         KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2121         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2122                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2123         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2124         ++pmap->pm_generation;
2125         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem, info);
2126         free_pv_entry(pv);
2127
2128         crit_exit();
2129         return rtval;
2130 }
2131
2132 /*
2133  * Create a pv entry for page at pa for
2134  * (pmap, va).
2135  */
2136 static
2137 void
2138 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
2139 {
2140         pv_entry_t pv;
2141
2142         crit_enter();
2143         pv = get_pv_entry();
2144         pv->pv_va = va;
2145         pv->pv_pmap = pmap;
2146         pv->pv_ptem = mpte;
2147
2148         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2149         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2150         ++pmap->pm_generation;
2151         m->md.pv_list_count++;
2152         m->object->agg_pv_list_count++;
2153
2154         crit_exit();
2155 }
2156
2157 /*
2158  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
2159  */
2160 static
2161 int
2162 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, pt_entry_t *ptq, vm_offset_t va,
2163         pmap_inval_info_t info)
2164 {
2165         pt_entry_t oldpte;
2166         vm_page_t m;
2167
2168         pmap_inval_interlock(info, pmap, va);
2169         oldpte = pte_load_clear(ptq);
2170         pmap_inval_deinterlock(info, pmap);
2171         if (oldpte & PG_W)
2172                 pmap->pm_stats.wired_count -= 1;
2173         /*
2174          * Machines that don't support invlpg, also don't support
2175          * PG_G.  XXX PG_G is disabled for SMP so don't worry about
2176          * the SMP case.
2177          */
2178         if (oldpte & PG_G)
2179                 cpu_invlpg((void *)va);
2180         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2181         --pmap->pm_stats.resident_count;
2182         if (oldpte & PG_MANAGED) {
2183                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
2184                 if (oldpte & PG_M) {
2185 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2186                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
2187                                 kprintf(
2188         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2189                                     va, oldpte);
2190                         }
2191 #endif
2192                         if (pmap_track_modified(va))
2193                                 vm_page_dirty(m);
2194                 }
2195                 if (oldpte & PG_A)
2196                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2197                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va, info);
2198         } else {
2199                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL, info);
2200         }
2201
2202         return 0;
2203 }
2204
2205 /*
2206  * pmap_remove_page:
2207  *
2208  *      Remove a single page from a process address space.
2209  *
2210  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2211  *      not kernel_pmap.
2212  */
2213 static
2214 void
2215 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va, pmap_inval_info_t info)
2216 {
2217         pt_entry_t *pte;
2218
2219         pte = pmap_pte(pmap, va);
2220         if (pte == NULL)
2221                 return;
2222         if ((*pte & PG_V) == 0)
2223                 return;
2224         pmap_remove_pte(pmap, pte, va, info);
2225 }
2226
2227 /*
2228  * pmap_remove:
2229  *
2230  *      Remove the given range of addresses from the specified map.
2231  *
2232  *      It is assumed that the start and end are properly
2233  *      rounded to the page size.
2234  *
2235  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
2236  *      not kernel_pmap.
2237  */
2238 void
2239 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2240 {
2241         vm_offset_t va_next;
2242         pml4_entry_t *pml4e;
2243         pdp_entry_t *pdpe;
2244         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2245         pt_entry_t *pte;
2246         struct pmap_inval_info info;
2247
2248         if (pmap == NULL)
2249                 return;
2250
2251         lwkt_gettoken(&vm_token);
2252         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
2253                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2254                 return;
2255         }
2256
2257         pmap_inval_init(&info);
2258
2259         /*
2260          * special handling of removing one page.  a very
2261          * common operation and easy to short circuit some
2262          * code.
2263          */
2264         if (sva + PAGE_SIZE == eva) {
2265                 pde = pmap_pde(pmap, sva);
2266                 if (pde && (*pde & PG_PS) == 0) {
2267                         pmap_remove_page(pmap, sva, &info);
2268                         pmap_inval_done(&info);
2269                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2270                         return;
2271                 }
2272         }
2273
2274         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2275                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2276                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2277                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2278                         if (va_next < sva)
2279                                 va_next = eva;
2280                         continue;
2281                 }
2282
2283                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2284                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2285                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2286                         if (va_next < sva)
2287                                 va_next = eva;
2288                         continue;
2289                 }
2290
2291                 /*
2292                  * Calculate index for next page table.
2293                  */
2294                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2295                 if (va_next < sva)
2296                         va_next = eva;
2297
2298                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2299                 ptpaddr = *pde;
2300
2301                 /*
2302                  * Weed out invalid mappings.
2303                  */
2304                 if (ptpaddr == 0)
2305                         continue;
2306
2307                 /*
2308                  * Check for large page.
2309                  */
2310                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2311                         /* JG FreeBSD has more complex treatment here */
2312                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2313                         *pde = 0;
2314                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2315                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2316                         continue;
2317                 }
2318
2319                 /*
2320                  * Limit our scan to either the end of the va represented
2321                  * by the current page table page, or to the end of the
2322                  * range being removed.
2323                  */
2324                 if (va_next > eva)
2325                         va_next = eva;
2326
2327                 /*
2328                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
2329                  */
2330                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2331                     sva += PAGE_SIZE) {
2332                         if (*pte == 0)
2333                                 continue;
2334                         if (pmap_remove_pte(pmap, pte, sva, &info))
2335                                 break;
2336                 }
2337         }
2338         pmap_inval_done(&info);
2339         lwkt_reltoken(&vm_token);
2340 }
2341
2342 /*
2343  * pmap_remove_all:
2344  *
2345  *      Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
2346  *      Reflects back modify bits to the pager.
2347  *
2348  *      This routine may not be called from an interrupt.
2349  */
2350
2351 static
2352 void
2353 pmap_remove_all(vm_page_t m)
2354 {
2355         struct pmap_inval_info info;
2356         pt_entry_t *pte, tpte;
2357         pv_entry_t pv;
2358
2359         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2360                 return;
2361
2362         lwkt_gettoken(&vm_token);
2363         pmap_inval_init(&info);
2364         crit_enter();
2365         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2366                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2367                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
2368
2369                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2370                 pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2371                 tpte = pte_load_clear(pte);
2372                 if (tpte & PG_W)
2373                         pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count--;
2374                 pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
2375                 if (tpte & PG_A)
2376                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2377
2378                 /*
2379                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2380                  */
2381                 if (tpte & PG_M) {
2382 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2383                         if (pmap_nw_modified(tpte)) {
2384                                 kprintf(
2385         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2386                                     pv->pv_va, tpte);
2387                         }
2388 #endif
2389                         if (pmap_track_modified(pv->pv_va))
2390                                 vm_page_dirty(m);
2391                 }
2392                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2393                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2394                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
2395                 m->md.pv_list_count--;
2396                 m->object->agg_pv_list_count--;
2397                 KKASSERT(m->md.pv_list_count >= 0);
2398                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
2399                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2400                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
2401                 free_pv_entry(pv);
2402         }
2403         crit_exit();
2404         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED|PG_WRITEABLE)) == 0);
2405         pmap_inval_done(&info);
2406         lwkt_reltoken(&vm_token);
2407 }
2408
2409 /*
2410  * pmap_protect:
2411  *
2412  *      Set the physical protection on the specified range of this map
2413  *      as requested.
2414  *
2415  *      This function may not be called from an interrupt if the map is
2416  *      not the kernel_pmap.
2417  */
2418 void
2419 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
2420 {
2421         vm_offset_t va_next;
2422         pml4_entry_t *pml4e;
2423         pdp_entry_t *pdpe;
2424         pd_entry_t ptpaddr, *pde;
2425         pt_entry_t *pte;
2426         pmap_inval_info info;
2427
2428         /* JG review for NX */
2429
2430         if (pmap == NULL)
2431                 return;
2432
2433         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
2434                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
2435                 return;
2436         }
2437
2438         if (prot & VM_PROT_WRITE)
2439                 return;
2440
2441         lwkt_gettoken(&vm_token);
2442         pmap_inval_init(&info);
2443
2444         for (; sva < eva; sva = va_next) {
2445
2446                 pml4e = pmap_pml4e(pmap, sva);
2447                 if ((*pml4e & PG_V) == 0) {
2448                         va_next = (sva + NBPML4) & ~PML4MASK;
2449                         if (va_next < sva)
2450                                 va_next = eva;
2451                         continue;
2452                 }
2453
2454                 pdpe = pmap_pml4e_to_pdpe(pml4e, sva);
2455                 if ((*pdpe & PG_V) == 0) {
2456                         va_next = (sva + NBPDP) & ~PDPMASK;
2457                         if (va_next < sva)
2458                                 va_next = eva;
2459                         continue;
2460                 }
2461
2462                 va_next = (sva + NBPDR) & ~PDRMASK;
2463                 if (va_next < sva)
2464                         va_next = eva;
2465
2466                 pde = pmap_pdpe_to_pde(pdpe, sva);
2467                 ptpaddr = *pde;
2468
2469                 /*
2470                  * Check for large page.
2471                  */
2472                 if ((ptpaddr & PG_PS) != 0) {
2473                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, -1);
2474                         *pde &= ~(PG_M|PG_RW);
2475                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
2476                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2477                         continue;
2478                 }
2479
2480                 /*
2481                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
2482                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
2483                  */
2484                 if (ptpaddr == 0)
2485                         continue;
2486
2487                 if (va_next > eva)
2488                         va_next = eva;
2489
2490                 for (pte = pmap_pde_to_pte(pde, sva); sva != va_next; pte++,
2491                      sva += PAGE_SIZE) {
2492                         pt_entry_t pbits;
2493                         pt_entry_t cbits;
2494                         vm_page_t m;
2495
2496                         /*
2497                          * XXX non-optimal.  Note also that there can be
2498                          * no pmap_inval_flush() calls until after we modify
2499                          * ptbase[sindex] (or otherwise we have to do another
2500                          * pmap_inval_add() call).
2501                          */
2502                         pmap_inval_interlock(&info, pmap, sva);
2503 again:
2504                         pbits = *pte;
2505                         cbits = pbits;
2506                         if ((pbits & PG_V) == 0) {
2507                                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2508                                 continue;
2509                         }
2510                         if (pbits & PG_MANAGED) {
2511                                 m = NULL;
2512                                 if (pbits & PG_A) {
2513                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2514                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
2515                                         cbits &= ~PG_A;
2516                                 }
2517                                 if (pbits & PG_M) {
2518                                         if (pmap_track_modified(sva)) {
2519                                                 if (m == NULL)
2520                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits & PG_FRAME);
2521                                                 vm_page_dirty(m);
2522                                                 cbits &= ~PG_M;
2523                                         }
2524                                 }
2525                         }
2526                         cbits &= ~PG_RW;
2527                         if (pbits != cbits &&
2528                             !atomic_cmpset_long(pte, pbits, cbits)) {
2529                                 goto again;
2530                         }
2531                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2532                 }
2533         }
2534         pmap_inval_done(&info);
2535         lwkt_reltoken(&vm_token);
2536 }
2537
2538 /*
2539  *      Insert the given physical page (p) at
2540  *      the specified virtual address (v) in the
2541  *      target physical map with the protection requested.
2542  *
2543  *      If specified, the page will be wired down, meaning
2544  *      that the related pte can not be reclaimed.
2545  *
2546  *      NB:  This is the only routine which MAY NOT lazy-evaluate
2547  *      or lose information.  That is, this routine must actually
2548  *      insert this page into the given map NOW.
2549  */
2550 void
2551 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
2552            boolean_t wired)
2553 {
2554         vm_paddr_t pa;
2555         pd_entry_t *pde;
2556         pt_entry_t *pte;
2557         vm_paddr_t opa;
2558         pt_entry_t origpte, newpte;
2559         vm_page_t mpte;
2560         pmap_inval_info info;
2561
2562         if (pmap == NULL)
2563                 return;
2564
2565         va = trunc_page(va);
2566 #ifdef PMAP_DIAGNOSTIC
2567         if (va >= KvaEnd)
2568                 panic("pmap_enter: toobig");
2569         if ((va >= UPT_MIN_ADDRESS) && (va < UPT_MAX_ADDRESS))
2570                 panic("pmap_enter: invalid to pmap_enter page table pages (va: 0x%lx)", va);
2571 #endif
2572         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2573                 kprintf("Warning: pmap_enter called on UVA with kernel_pmap\n");
2574 #ifdef DDB
2575                 db_print_backtrace();
2576 #endif
2577         }
2578         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2579                 kprintf("Warning: pmap_enter called on KVA without kernel_pmap\n");
2580 #ifdef DDB
2581                 db_print_backtrace();
2582 #endif
2583         }
2584
2585         lwkt_gettoken(&vm_token);
2586
2587         /*
2588          * In the case that a page table page is not
2589          * resident, we are creating it here.
2590          */
2591         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2592                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
2593         else
2594                 mpte = NULL;
2595
2596         pmap_inval_init(&info);
2597         pde = pmap_pde(pmap, va);
2598         if (pde != NULL && (*pde & PG_V) != 0) {
2599                 if ((*pde & PG_PS) != 0)
2600                         panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 2MB page");
2601                 pte = pmap_pde_to_pte(pde, va);
2602         } else
2603                 panic("pmap_enter: invalid page directory va=%#lx", va);
2604
2605         KKASSERT(pte != NULL);
2606         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2607         origpte = *pte;
2608         opa = origpte & PG_FRAME;
2609
2610         /*
2611          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
2612          */
2613         if (origpte && (opa == pa)) {
2614                 /*
2615                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
2616                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
2617                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
2618                  * the PT page will be also.
2619                  */
2620                 if (wired && ((origpte & PG_W) == 0))
2621                         pmap->pm_stats.wired_count++;
2622                 else if (!wired && (origpte & PG_W))
2623                         pmap->pm_stats.wired_count--;
2624
2625 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2626                 if (pmap_nw_modified(origpte)) {
2627                         kprintf(
2628         "pmap_enter: modified page not writable: va: 0x%lx, pte: 0x%lx\n",
2629                             va, origpte);
2630                 }
2631 #endif
2632
2633                 /*
2634                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
2635                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
2636                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
2637                  * bits below.
2638                  */
2639                 if (mpte)
2640                         mpte->hold_count--;
2641
2642                 /*
2643                  * We might be turning off write access to the page,
2644                  * so we go ahead and sense modify status.
2645                  */
2646                 if (origpte & PG_MANAGED) {
2647                         if ((origpte & PG_M) && pmap_track_modified(va)) {
2648                                 vm_page_t om;
2649                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
2650                                 vm_page_dirty(om);
2651                         }
2652                         pa |= PG_MANAGED;
2653                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2654                 }
2655                 goto validate;
2656         } 
2657         /*
2658          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
2659          * handle validating new mapping.
2660          */
2661         while (opa) {
2662                 int err;
2663                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va, &info);
2664                 if (err)
2665                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: 0x%lx", va);
2666                 origpte = *pte;
2667                 opa = origpte & PG_FRAME;
2668                 if (opa) {
2669                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
2670                                 pmap, (void *)va);
2671                 }
2672         }
2673
2674         /*
2675          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
2676          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
2677          * called at interrupt time.
2678          */
2679         if (pmap_initialized && 
2680             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2681                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2682                 pa |= PG_MANAGED;
2683                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2684         }
2685
2686         /*
2687          * Increment counters
2688          */
2689         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2690         if (wired)
2691                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2692
2693 validate:
2694         /*
2695          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
2696          */
2697         newpte = (pt_entry_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | PG_V);
2698
2699         if (wired)
2700                 newpte |= PG_W;
2701         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS)
2702                 newpte |= PG_U;
2703         if (pmap == &kernel_pmap)
2704                 newpte |= pgeflag;
2705
2706         /*
2707          * if the mapping or permission bits are different, we need
2708          * to update the pte.
2709          */
2710         if ((origpte & ~(PG_M|PG_A)) != newpte) {
2711                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, va);
2712                 *pte = newpte | PG_A;
2713                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
2714                 if (newpte & PG_RW)
2715                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
2716         }
2717         KKASSERT((newpte & PG_MANAGED) == 0 || (m->flags & PG_MAPPED));
2718         pmap_inval_done(&info);
2719         lwkt_reltoken(&vm_token);
2720 }
2721
2722 /*
2723  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
2724  * This code also assumes that the pmap has no pre-existing entry for this
2725  * VA.
2726  *
2727  * This code currently may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
2728  */
2729 void
2730 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
2731 {
2732         pt_entry_t *pte;
2733         vm_paddr_t pa;
2734         vm_page_t mpte;
2735         vm_pindex_t ptepindex;
2736         pd_entry_t *ptepa;
2737         pmap_inval_info info;
2738
2739         lwkt_gettoken(&vm_token);
2740         pmap_inval_init(&info);
2741
2742         if (va < UPT_MAX_ADDRESS && pmap == &kernel_pmap) {
2743                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on UVA with kernel_pmap\n");
2744 #ifdef DDB
2745                 db_print_backtrace();
2746 #endif
2747         }
2748         if (va >= UPT_MAX_ADDRESS && pmap != &kernel_pmap) {
2749                 kprintf("Warning: pmap_enter_quick called on KVA without kernel_pmap\n");
2750 #ifdef DDB
2751                 db_print_backtrace();
2752 #endif
2753         }
2754
2755         KKASSERT(va < UPT_MIN_ADDRESS); /* assert used on user pmaps only */
2756
2757         /*
2758          * Calculate the page table page (mpte), allocating it if necessary.
2759          *
2760          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the
2761          * section following.
2762          */
2763         if (va < VM_MAX_USER_ADDRESS) {
2764                 /*
2765                  * Calculate pagetable page index
2766                  */
2767                 ptepindex = pmap_pde_pindex(va);
2768
2769                 do {
2770                         /*
2771                          * Get the page directory entry
2772                          */
2773                         ptepa = pmap_pde(pmap, va);
2774
2775                         /*
2776                          * If the page table page is mapped, we just increment
2777                          * the hold count, and activate it.
2778                          */
2779                         if (ptepa && (*ptepa & PG_V) != 0) {
2780                                 if (*ptepa & PG_PS)
2781                                         panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 2MB page");
2782 //                              if (pmap->pm_ptphint &&
2783 //                                  (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
2784 //                                      mpte = pmap->pm_ptphint;
2785 //                              } else {
2786                                         mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2787                                         pmap->pm_ptphint = mpte;
2788 //                              }
2789                                 if (mpte)
2790                                         mpte->hold_count++;
2791                         } else {
2792                                 mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
2793                         }
2794                 } while (mpte == NULL);
2795         } else {
2796                 mpte = NULL;
2797                 /* this code path is not yet used */
2798         }
2799
2800         /*
2801          * With a valid (and held) page directory page, we can just use
2802          * vtopte() to get to the pte.  If the pte is already present
2803          * we do not disturb it.
2804          */
2805         pte = vtopte(va);
2806         if (*pte & PG_V) {
2807                 if (mpte)
2808                         pmap_unwire_pte_hold(pmap, va, mpte, &info);
2809                 pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2810                 KKASSERT(((*pte ^ pa) & PG_FRAME) == 0);
2811                 pmap_inval_done(&info);
2812                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2813                 return;
2814         }
2815
2816         /*
2817          * Enter on the PV list if part of our managed memory
2818          */
2819         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
2820                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
2821                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
2822         }
2823
2824         /*
2825          * Increment counters
2826          */
2827         ++pmap->pm_stats.resident_count;
2828
2829         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
2830
2831         /*
2832          * Now validate mapping with RO protection
2833          */
2834         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
2835                 *pte = pa | PG_V | PG_U;
2836         else
2837                 *pte = pa | PG_V | PG_U | PG_MANAGED;
2838 /*      pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed inval->valid */
2839         pmap_inval_done(&info);
2840         lwkt_reltoken(&vm_token);
2841 }
2842
2843 /*
2844  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
2845  * to be used for panic dumps.
2846  */
2847 /* JG Needed on x86_64? */
2848 void *
2849 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, int i)
2850 {
2851         pmap_kenter((vm_offset_t)crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
2852         return ((void *)crashdumpmap);
2853 }
2854
2855 #define MAX_INIT_PT (96)
2856
2857 /*
2858  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2859  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2860  * immediately after an mmap.
2861  */
2862 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2863
2864 void
2865 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2866                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2867                     vm_size_t size, int limit)
2868 {
2869         struct rb_vm_page_scan_info info;
2870         struct lwp *lp;
2871         vm_size_t psize;
2872
2873         /*
2874          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2875          * or object.
2876          */
2877         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2878                 return;
2879
2880         /*
2881          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2882          */
2883         lp = curthread->td_lwp;
2884         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2885                 return;
2886
2887         psize = x86_64_btop(size);
2888
2889         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2890                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2891                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2892                 return;
2893         }
2894
2895         if (psize + pindex > object->size) {
2896                 if (object->size < pindex)
2897                         return;           
2898                 psize = object->size - pindex;
2899         }
2900
2901         if (psize == 0)
2902                 return;
2903
2904         /*
2905          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2906          * any valid pages found into the pmap.
2907          *
2908          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2909          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2910          */
2911         info.start_pindex = pindex;
2912         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2913         info.limit = limit;
2914         info.mpte = NULL;
2915         info.addr = addr;
2916         info.pmap = pmap;
2917
2918         crit_enter();
2919         lwkt_gettoken(&vm_token);
2920         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2921                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2922         lwkt_reltoken(&vm_token);
2923         crit_exit();
2924 }
2925
2926 static
2927 int
2928 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2929 {
2930         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2931         vm_pindex_t rel_index;
2932         /*
2933          * don't allow an madvise to blow away our really
2934          * free pages allocating pv entries.
2935          */
2936         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2937                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2938                     return(-1);
2939         }
2940         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2941             (p->busy == 0) && (p->flags & (PG_BUSY | PG_FICTITIOUS)) == 0) {
2942                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2943                         vm_page_deactivate(p);
2944                 vm_page_busy(p);
2945                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2946                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2947                                  info->addr + x86_64_ptob(rel_index), p);
2948                 vm_page_wakeup(p);
2949         }
2950         return(0);
2951 }
2952
2953 /*
2954  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2955  * pre-fault the specified address.
2956  *
2957  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2958  * pte is already loaded into the slot.
2959  */
2960 int
2961 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2962 {
2963         pt_entry_t *pte;
2964         pd_entry_t *pde;
2965         int ret;
2966
2967         lwkt_gettoken(&vm_token);
2968         pde = pmap_pde(pmap, addr);
2969         if (pde == NULL || *pde == 0) {
2970                 ret = 0;
2971         } else {
2972                 pte = vtopte(addr);
2973                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2974         }
2975         lwkt_reltoken(&vm_token);
2976         return(ret);
2977 }
2978
2979 /*
2980  *      Routine:        pmap_change_wiring
2981  *      Function:       Change the wiring attribute for a map/virtual-address
2982  *                      pair.
2983  *      In/out conditions:
2984  *                      The mapping must already exist in the pmap.
2985  */
2986 void
2987 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired)
2988 {
2989         pt_entry_t *pte;
2990
2991         if (pmap == NULL)
2992                 return;
2993
2994         lwkt_gettoken(&vm_token);
2995         pte = pmap_pte(pmap, va);
2996
2997         if (wired && !pmap_pte_w(pte))
2998                 pmap->pm_stats.wired_count++;
2999         else if (!wired && pmap_pte_w(pte))
3000                 pmap->pm_stats.wired_count--;
3001
3002         /*
3003          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
3004          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
3005          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
3006          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
3007          * wiring changes.
3008          */
3009 #ifdef SMP
3010         if (wired)
3011                 atomic_set_long(pte, PG_W);
3012         else
3013                 atomic_clear_long(pte, PG_W);
3014 #else
3015         if (wired)
3016                 atomic_set_long_nonlocked(pte, PG_W);
3017         else
3018                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_W);
3019 #endif
3020         lwkt_reltoken(&vm_token);
3021 }
3022
3023
3024
3025 /*
3026  *      Copy the range specified by src_addr/len
3027  *      from the source map to the range dst_addr/len
3028  *      in the destination map.
3029  *
3030  *      This routine is only advisory and need not do anything.
3031  */
3032 void
3033 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
3034           vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
3035 {
3036         return;
3037 #if 0
3038         pmap_inval_info info;
3039         vm_offset_t addr;
3040         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
3041         vm_offset_t pdnxt;
3042         pd_entry_t src_frame, dst_frame;
3043         vm_page_t m;
3044
3045         if (dst_addr != src_addr)
3046                 return;
3047 #if JGPMAP32
3048         src_frame = src_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
3049         if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME)) {
3050                 return;
3051         }
3052
3053         dst_frame = dst_pmap->pm_pdir[PTDPTDI] & PG_FRAME;
3054         if (dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)) {
3055                 APTDpde = (pd_entry_t) (dst_frame | PG_RW | PG_V);
3056                 /* The page directory is not shared between CPUs */
3057                 cpu_invltlb();
3058         }
3059 #endif
3060         pmap_inval_init(&info);
3061         pmap_inval_add(&info, dst_pmap, -1);
3062         pmap_inval_add(&info, src_pmap, -1);
3063
3064         /*
3065          * critical section protection is required to maintain the page/object
3066          * association, interrupts can free pages and remove them from 
3067          * their objects.
3068          */
3069         crit_enter();
3070         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
3071                 pt_entry_t *src_pte, *dst_pte;
3072                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
3073                 vm_offset_t srcptepaddr;
3074                 vm_pindex_t ptepindex;
3075
3076                 if (addr >= UPT_MIN_ADDRESS)
3077                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables\n");
3078
3079                 /*
3080                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
3081                  * way below the low water mark of free pages or way
3082                  * above high water mark of used pv entries.
3083                  */
3084                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
3085                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
3086                         break;
3087                 
3088                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
3089                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
3090
3091 #if JGPMAP32
3092                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
3093 #endif
3094                 if (srcptepaddr == 0)
3095                         continue;
3096                         
3097                 if (srcptepaddr & PG_PS) {
3098 #if JGPMAP32
3099                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
3100                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (pd_entry_t) srcptepaddr;
3101                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
3102                         }
3103 #endif
3104                         continue;
3105                 }
3106
3107                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
3108                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
3109                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
3110                         continue;
3111                 }
3112
3113                 if (pdnxt > end_addr)
3114                         pdnxt = end_addr;
3115
3116                 src_pte = vtopte(addr);
3117 #if JGPMAP32
3118                 dst_pte = avtopte(addr);
3119 #endif
3120                 while (addr < pdnxt) {
3121                         pt_entry_t ptetemp;
3122
3123                         ptetemp = *src_pte;
3124                         /*
3125                          * we only virtual copy managed pages
3126                          */
3127                         if ((ptetemp & PG_MANAGED) != 0) {
3128                                 /*
3129                                  * We have to check after allocpte for the
3130                                  * pte still being around...  allocpte can
3131                                  * block.
3132                                  *
3133                                  * pmap_allocpte() can block.  If we lose
3134                                  * our page directory mappings we stop.
3135                                  */
3136                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
3137
3138 #if JGPMAP32
3139                                 if (src_frame != (PTDpde & PG_FRAME) ||
3140                                     dst_frame != (APTDpde & PG_FRAME)
3141                                 ) {
3142                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: detected and corrected race\n");
3143                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3144                                         goto failed;
3145                                 } else if ((*dst_pte == 0) &&
3146                                            (ptetemp = *src_pte) != 0 &&
3147                                            (ptetemp & PG_MANAGED)) {
3148                                         /*
3149                                          * Clear the modified and
3150                                          * accessed (referenced) bits
3151                                          * during the copy.
3152                                          */
3153                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
3154                                         *dst_pte = ptetemp & ~(PG_M | PG_A);
3155                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
3156                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
3157                                                 dstmpte, m);
3158                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
3159                                 } else {
3160                                         kprintf("WARNING: pmap_copy: dst_pte race detected and corrected\n");
3161                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte, &info);
3162                                         goto failed;
3163                                 }
3164 #endif
3165                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
3166                                         break;
3167                         }
3168                         addr += PAGE_SIZE;
3169                         src_pte++;
3170                         dst_pte++;
3171                 }
3172         }
3173 failed:
3174         crit_exit();
3175         pmap_inval_done(&info);
3176 #endif
3177 }       
3178
3179 /*
3180  * pmap_zero_page:
3181  *
3182  *      Zero the specified physical page.
3183  *
3184  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
3185  *      required.
3186  */
3187 void
3188 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
3189 {
3190         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3191
3192         pagezero((void *)va);
3193 }
3194
3195 /*
3196  * pmap_page_assertzero:
3197  *
3198  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
3199  */
3200 void
3201 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
3202 {
3203         vm_offset_t va = PHYS_TO_DMAP(phys);
3204         size_t i;
3205
3206         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += sizeof(long)) {
3207                 if (*(long *)((char *)va + i) != 0) {
3208                         panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!\n",
3209                               (void *)(intptr_t)va);
3210                 }
3211         }
3212 }
3213
3214 /*
3215  * pmap_zero_page:
3216  *
3217  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
3218  *      its contents with bzero.
3219  *
3220  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
3221  */
3222 void
3223 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
3224 {
3225         vm_offset_t virt = PHYS_TO_DMAP(phys);
3226
3227         bzero((char *)virt + off, size);
3228 }
3229
3230 /*
3231  * pmap_copy_page:
3232  *
3233  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3234  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3235  *      is required.
3236  */
3237 void
3238 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
3239 {
3240         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3241
3242         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3243         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3244         bcopy((void *)src_virt, (void *)dst_virt, PAGE_SIZE);
3245 }
3246
3247 /*
3248  * pmap_copy_page_frag:
3249  *
3250  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
3251  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
3252  *      is required.
3253  */
3254 void
3255 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
3256 {
3257         vm_offset_t src_virt, dst_virt;
3258
3259         src_virt = PHYS_TO_DMAP(src);
3260         dst_virt = PHYS_TO_DMAP(dst);
3261
3262         bcopy((char *)src_virt + (src & PAGE_MASK),
3263               (char *)dst_virt + (dst & PAGE_MASK),
3264               bytes);
3265 }
3266
3267 /*
3268  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
3269  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
3270  * be changed upwards or downwards in the future; it
3271  * is only necessary that true be returned for a small
3272  * subset of pmaps for proper page aging.
3273  */
3274 boolean_t
3275 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
3276 {
3277         pv_entry_t pv;
3278         int loops = 0;
3279
3280         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3281                 return FALSE;
3282
3283         crit_enter();
3284         lwkt_gettoken(&vm_token);
3285
3286         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3287                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
3288                         lwkt_reltoken(&vm_token);
3289                         crit_exit();
3290                         return TRUE;
3291                 }
3292                 loops++;
3293                 if (loops >= 16)
3294                         break;
3295         }
3296         lwkt_reltoken(&vm_token);
3297         crit_exit();
3298         return (FALSE);
3299 }
3300
3301 /*
3302  * Remove all pages from specified address space
3303  * this aids process exit speeds.  Also, this code
3304  * is special cased for current process only, but
3305  * can have the more generic (and slightly slower)
3306  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
3307  * in the case of running down an entire address space.
3308  */
3309 void
3310 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
3311 {
3312         struct lwp *lp;
3313         pt_entry_t *pte, tpte;
3314         pv_entry_t pv, npv;
3315         vm_page_t m;
3316         pmap_inval_info info;
3317         int iscurrentpmap;
3318         int save_generation;
3319
3320         lp = curthread->td_lwp;
3321         if (lp && pmap == vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
3322                 iscurrentpmap = 1;
3323         else
3324                 iscurrentpmap = 0;
3325
3326         lwkt_gettoken(&vm_token);
3327         pmap_inval_init(&info);
3328         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
3329                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
3330                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3331                         continue;
3332                 }
3333
3334                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
3335
3336                 if (iscurrentpmap)
3337                         pte = vtopte(pv->pv_va);
3338                 else
3339                         pte = pmap_pte_quick(pmap, pv->pv_va);
3340                 pmap_inval_interlock(&info, pmap, pv->pv_va);
3341
3342                 /*
3343                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
3344                  * at this time
3345                  */
3346                 if (*pte & PG_W) {
3347                         pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3348                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3349                         continue;
3350                 }
3351                 tpte = pte_load_clear(pte);
3352
3353                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte & PG_FRAME);
3354
3355                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
3356                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
3357
3358                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
3359                 --pmap->pm_stats.resident_count;
3360                 pmap_inval_deinterlock(&info, pmap);
3361
3362                 /*
3363                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
3364                  */
3365                 if (tpte & PG_M) {
3366                         vm_page_dirty(m);
3367                 }
3368
3369                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
3370                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
3371                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
3372
3373                 m->md.pv_list_count--;
3374                 m->object->agg_pv_list_count--;
3375                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3376                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
3377                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
3378
3379                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem, &info);
3380                 free_pv_entry(pv);
3381
3382                 /*
3383                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
3384                  * calls and other removals were made.
3385                  */
3386                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
3387                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
3388                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
3389                 }
3390         }
3391         pmap_inval_done(&info);
3392         lwkt_reltoken(&vm_token);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * pmap_testbit tests bits in pte's
3397  * note that the testbit/clearbit routines are inline,
3398  * and a lot of things compile-time evaluate.
3399  */
3400 static
3401 boolean_t
3402 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
3403 {
3404         pv_entry_t pv;
3405         pt_entry_t *pte;
3406
3407         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3408                 return FALSE;
3409
3410         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
3411                 return FALSE;
3412
3413         crit_enter();
3414
3415         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3416                 /*
3417                  * if the bit being tested is the modified bit, then
3418                  * mark clean_map and ptes as never
3419                  * modified.
3420                  */
3421                 if (bit & (PG_A|PG_M)) {
3422                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3423                                 continue;
3424                 }
3425
3426 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3427                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3428                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3429                         continue;
3430                 }
3431 #endif
3432                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3433                 if (*pte & bit) {
3434                         crit_exit();
3435                         return TRUE;
3436                 }
3437         }
3438         crit_exit();
3439         return (FALSE);
3440 }
3441
3442 /*
3443  * this routine is used to modify bits in ptes
3444  */
3445 static __inline
3446 void
3447 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
3448 {
3449         struct pmap_inval_info info;
3450         pv_entry_t pv;
3451         pt_entry_t *pte;
3452         pt_entry_t pbits;
3453
3454         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3455                 return;
3456
3457         pmap_inval_init(&info);
3458
3459         /*
3460          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
3461          * setting RO do we need to clear the VAC?
3462          */
3463         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
3464                 /*
3465                  * don't write protect pager mappings
3466                  */
3467                 if (bit == PG_RW) {
3468                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3469                                 continue;
3470                 }
3471
3472 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
3473                 if (pv->pv_pmap == NULL) {
3474                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%lx\n", pv->pv_va);
3475                         continue;
3476                 }
3477 #endif
3478
3479                 /*
3480                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
3481                  * clear PG_A or PG_M safely but we need to synchronize
3482                  * with the target cpus when we mess with PG_RW.
3483                  *
3484                  * We do not have to force synchronization when clearing
3485                  * PG_M even for PTEs generated via virtual memory maps,
3486                  * because the virtual kernel will invalidate the pmap
3487                  * entry when/if it needs to resynchronize the Modify bit.
3488                  */
3489                 if (bit & PG_RW)
3490                         pmap_inval_interlock(&info, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3491                 pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3492 again:
3493                 pbits = *pte;
3494                 if (pbits & bit) {
3495                         if (bit == PG_RW) {
3496                                 if (pbits & PG_M) {
3497                                         vm_page_dirty(m);
3498                                         atomic_clear_long(pte, PG_M|PG_RW);
3499                                 } else {
3500                                         /*
3501                                          * The cpu may be trying to set PG_M
3502                                          * simultaniously with our clearing
3503                                          * of PG_RW.
3504                                          */
3505                                         if (!atomic_cmpset_long(pte, pbits,
3506                                                                pbits & ~PG_RW))
3507                                                 goto again;
3508                                 }
3509                         } else if (bit == PG_M) {
3510                                 /*
3511                                  * We could also clear PG_RW here to force
3512                                  * a fault on write to redetect PG_M for
3513                                  * virtual kernels, but it isn't necessary
3514                                  * since virtual kernels invalidate the pte 
3515                                  * when they clear the VPTE_M bit in their
3516                                  * virtual page tables.
3517                                  */
3518                                 atomic_clear_long(pte, PG_M);
3519                         } else {
3520                                 atomic_clear_long(pte, bit);
3521                         }
3522                 }
3523                 if (bit & PG_RW)
3524                         pmap_inval_deinterlock(&info, pv->pv_pmap);
3525         }
3526         pmap_inval_done(&info);
3527 }
3528
3529 /*
3530  *      pmap_page_protect:
3531  *
3532  *      Lower the permission for all mappings to a given page.
3533  */
3534 void
3535 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
3536 {
3537         /* JG NX support? */
3538         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
3539                 lwkt_gettoken(&vm_token);
3540                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
3541                         pmap_clearbit(m, PG_RW);
3542                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
3543                 } else {
3544                         pmap_remove_all(m);
3545                 }
3546                 lwkt_reltoken(&vm_token);
3547         }
3548 }
3549
3550 vm_paddr_t
3551 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
3552 {
3553         return (x86_64_ptob(ppn));
3554 }
3555
3556 /*
3557  *      pmap_ts_referenced:
3558  *
3559  *      Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
3560  *      It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
3561  *      is necessary that 0 only be returned when there are truly no
3562  *      reference bits set.
3563  *
3564  *      XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
3565  *      should be tested and standardized at some point in the future for
3566  *      optimal aging of shared pages.
3567  */
3568 int
3569 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
3570 {
3571         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
3572         pt_entry_t *pte;
3573         int rtval = 0;
3574
3575         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
3576                 return (rtval);
3577
3578         crit_enter();
3579         lwkt_gettoken(&vm_token);
3580
3581         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
3582
3583                 pvf = pv;
3584
3585                 do {
3586                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
3587
3588                         crit_enter();
3589                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3590                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
3591                         crit_exit();
3592
3593                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_va))
3594                                 continue;
3595
3596                         pte = pmap_pte_quick(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
3597
3598                         if (pte && (*pte & PG_A)) {
3599 #ifdef SMP
3600                                 atomic_clear_long(pte, PG_A);
3601 #else
3602                                 atomic_clear_long_nonlocked(pte, PG_A);
3603 #endif
3604                                 rtval++;
3605                                 if (rtval > 4) {
3606                                         break;
3607                                 }
3608                         }
3609                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
3610         }
3611         lwkt_reltoken(&vm_token);
3612         crit_exit();
3613
3614         return (rtval);
3615 }
3616
3617 /*
3618  *      pmap_is_modified:
3619  *
3620  *      Return whether or not the specified physical page was modified
3621  *      in any physical maps.
3622  */
3623 boolean_t
3624 pmap_is_modified(vm_page_t m)
3625 {
3626         boolean_t res;
3627
3628         lwkt_gettoken(&vm_token);
3629         res = pmap_testbit(m, PG_M);
3630         lwkt_reltoken(&vm_token);
3631         return (res);
3632 }
3633
3634 /*
3635  *      Clear the modify bits on the specified physical page.
3636  */
3637 void
3638 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
3639 {
3640         lwkt_gettoken(&vm_token);
3641         pmap_clearbit(m, PG_M);
3642         lwkt_reltoken(&vm_token);
3643 }
3644
3645 /*
3646  *      pmap_clear_reference:
3647  *
3648  *      Clear the reference bit on the specified physical page.
3649  */
3650 void
3651 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
3652 {
3653         lwkt_gettoken(&vm_token);
3654         pmap_clearbit(m, PG_A);
3655         lwkt_reltoken(&vm_token);
3656 }
3657
3658 /*
3659  * Miscellaneous support routines follow
3660  */
3661
3662 static
3663 void
3664 i386_protection_init(void)
3665 {
3666         int *kp, prot;
3667
3668         /* JG NX support may go here; No VM_PROT_EXECUTE ==> set NX bit  */
3669         kp = protection_codes;
3670         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
3671                 switch (prot) {
3672                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3673                         /*
3674                          * Read access is also 0. There isn't any execute bit,
3675                          * so just make it readable.
3676                          */
3677                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE:
3678                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3679                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_NONE | VM_PROT_EXECUTE:
3680                         *kp++ = 0;
3681                         break;
3682                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3683                 case VM_PROT_NONE | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3684                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_NONE:
3685                 case VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE:
3686                         *kp++ = PG_RW;
3687                         break;
3688                 }
3689         }
3690 }
3691
3692 /*
3693  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
3694  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
3695  * routine is intended to be used for mapping device memory,
3696  * NOT real memory.
3697  *
3698  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
3699  * a time.
3700  */
3701 void *
3702 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3703 {
3704         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3705         pt_entry_t *pte;
3706
3707         offset = pa & PAGE_MASK;
3708         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3709
3710         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3711         if (va == 0)
3712                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3713
3714         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3715         for (tmpva = va; size > 0;) {
3716                 pte = vtopte(tmpva);
3717                 *pte = pa | PG_RW | PG_V; /* | pgeflag; */
3718                 size -= PAGE_SIZE;
3719                 tmpva += PAGE_SIZE;
3720                 pa += PAGE_SIZE;
3721         }
3722         cpu_invltlb();
3723         smp_invltlb();
3724
3725         return ((void *)(va + offset));
3726 }
3727
3728 void *
3729 pmap_mapdev_uncacheable(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
3730 {
3731         vm_offset_t va, tmpva, offset;
3732         pt_entry_t *pte;
3733
3734         offset = pa & PAGE_MASK;
3735         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3736
3737         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
3738         if (va == 0)
3739                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
3740
3741         pa = pa & ~PAGE_MASK;
3742         for (tmpva = va; size > 0;) {
3743                 pte = vtopte(tmpva);
3744                 *pte = pa | PG_RW | PG_V | PG_N; /* | pgeflag; */
3745                 size -= PAGE_SIZE;
3746                 tmpva += PAGE_SIZE;
3747                 pa += PAGE_SIZE;
3748         }
3749         cpu_invltlb();
3750         smp_invltlb();
3751
3752         return ((void *)(va + offset));
3753 }
3754
3755 void
3756 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
3757 {
3758         vm_offset_t base, offset;
3759
3760         base = va & ~PAGE_MASK;
3761         offset = va & PAGE_MASK;
3762         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
3763         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
3764         kmem_free(&kernel_map, base, size);
3765 }
3766
3767 /*
3768  * perform the pmap work for mincore
3769  */
3770 int
3771 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
3772 {
3773         pt_entry_t *ptep, pte;
3774         vm_page_t m;
3775         int val = 0;
3776         
3777         lwkt_gettoken(&vm_token);
3778         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
3779
3780         if (ptep && (pte = *ptep) != 0) {
3781                 vm_offset_t pa;
3782
3783                 val = MINCORE_INCORE;
3784                 if ((pte & PG_MANAGED) == 0)
3785                         goto done;
3786
3787                 pa = pte & PG_FRAME;
3788
3789                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3790
3791                 /*
3792                  * Modified by us
3793                  */
3794                 if (pte & PG_M)
3795                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3796                 /*
3797                  * Modified by someone
3798                  */
3799                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3800                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3801                 /*
3802                  * Referenced by us
3803                  */
3804                 if (pte & PG_A)
3805                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3806
3807                 /*
3808                  * Referenced by someone
3809                  */
3810                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3811                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3812                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3813                 }
3814         } 
3815 done:
3816         lwkt_reltoken(&vm_token);
3817         return val;
3818 }
3819
3820 /*
3821  * Replace p->p_vmspace with a new one.  If adjrefs is non-zero the new
3822  * vmspace will be ref'd and the old one will be deref'd.
3823  *
3824  * The vmspace for all lwps associated with the process will be adjusted
3825  * and cr3 will be reloaded if any lwp is the current lwp.
3826  */
3827 void
3828 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3829 {
3830         struct vmspace *oldvm;
3831         struct lwp *lp;
3832
3833         crit_enter();
3834         oldvm = p->p_vmspace;
3835         if (oldvm != newvm) {
3836                 p->p_vmspace = newvm;
3837                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3838                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3839                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3840                 if (adjrefs) {
3841                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3842                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3843                 }
3844         }
3845         crit_exit();
3846 }
3847
3848 /*
3849  * Set the vmspace for a LWP.  The vmspace is almost universally set the
3850  * same as the process vmspace, but virtual kernels need to swap out contexts
3851  * on a per-lwp basis.
3852  */
3853 void
3854 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3855 {
3856         struct vmspace *oldvm;
3857         struct pmap *pmap;
3858
3859         crit_enter();
3860         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3861
3862         if (oldvm != newvm) {
3863                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3864                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3865                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3866 #if defined(SMP)
3867                         atomic_set_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3868                         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK)
3869                                 pmap_interlock_wait(newvm);
3870 #else
3871                         pmap->pm_active |= 1;
3872 #endif
3873 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3874                         tlb_flush_count++;
3875 #endif
3876                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 = vtophys(pmap->pm_pml4);
3877                         curthread->td_pcb->pcb_cr3 |= PG_RW | PG_U | PG_V;
3878                         load_cr3(curthread->td_pcb->pcb_cr3);
3879                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3880 #if defined(SMP)
3881                         atomic_clear_int(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3882 #else
3883                         pmap->pm_active &= ~1;
3884 #endif
3885                 }
3886         }
3887         crit_exit();
3888 }
3889
3890 #ifdef SMP
3891
3892 /*
3893  * Called when switching to a locked pmap
3894  */
3895 void
3896 pmap_interlock_wait(struct vmspace *vm)
3897 {
3898         struct pmap *pmap = &vm->vm_pmap;
3899
3900         if (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3901                 while (pmap->pm_active & CPUMASK_LOCK) {
3902                         cpu_pause();
3903                         cpu_ccfence();
3904                         lwkt_process_ipiq();
3905                 }
3906         }
3907 }
3908
3909 #endif
3910
3911 vm_offset_t
3912 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3913 {
3914
3915         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) || (obj->type != OBJT_DEVICE)) {
3916                 return addr;
3917         }
3918
3919         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3920         return addr;
3921 }
3922
3923 /*
3924  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3925  */
3926 vm_page_t
3927 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3928 {
3929         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*vtopte(va) & PG_FRAME));
3930 }