19be638ba948cd54b44dc0efd07e2abf7e745e4f
[dragonfly.git] / sys / platform / vkernel / platform / pmap.c
1 /*
2  * (MPSAFE)
3  *
4  * Copyright (c) 2006 The DragonFly Project.  All rights reserved.
5  * Copyright (c) 1991 Regents of the University of California.
6  * All rights reserved.
7  * Copyright (c) 1994 John S. Dyson
8  * All rights reserved.
9  * Copyright (c) 1994 David Greenman
10  * All rights reserved.
11  * Copyright (c) 2004-2006 Matthew Dillon
12  * All rights reserved.
13  * 
14  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
15  * modification, are permitted provided that the following conditions
16  * are met:
17  * 
18  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
20  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
22  *    the documentation and/or other materials provided with the
23  *    distribution.
24  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
25  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
26  *    from this software without specific, prior written permission.
27  * 
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
29  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
30  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
31  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
32  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
33  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
34  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
35  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
36  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
37  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
38  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
39  * SUCH DAMAGE.
40  * 
41  * from:   @(#)pmap.c      7.7 (Berkeley)  5/12/91
42  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/pmap.c,v 1.250.2.18 2002/03/06 22:48:53 silby Exp $
43  */
44 /*
45  * NOTE: PMAP_INVAL_ADD: In pc32 this function is called prior to adjusting
46  * the PTE in the page table, because a cpu synchronization might be required.
47  * The actual invalidation is delayed until the following call or flush.  In
48  * the VKERNEL build this function is called prior to adjusting the PTE and
49  * invalidates the table synchronously (not delayed), and is not SMP safe
50  * as a consequence.
51  */
52
53 #include <sys/types.h>
54 #include <sys/systm.h>
55 #include <sys/kernel.h>
56 #include <sys/stat.h>
57 #include <sys/mman.h>
58 #include <sys/vkernel.h>
59 #include <sys/proc.h>
60 #include <sys/thread.h>
61 #include <sys/user.h>
62 #include <sys/vmspace.h>
63
64 #include <vm/pmap.h>
65 #include <vm/vm_page.h>
66 #include <vm/vm_extern.h>
67 #include <vm/vm_kern.h>
68 #include <vm/vm_object.h>
69 #include <vm/vm_zone.h>
70 #include <vm/vm_pageout.h>
71
72 #include <machine/md_var.h>
73 #include <machine/pcb.h>
74 #include <machine/pmap_inval.h>
75 #include <machine/globaldata.h>
76
77 #include <sys/sysref2.h>
78 #include <sys/spinlock2.h>
79 #include <vm/vm_page2.h>
80
81 #include <assert.h>
82
83 struct pmap kernel_pmap;
84
85 static struct vm_zone pvzone;
86 static struct vm_object pvzone_obj;
87 static TAILQ_HEAD(,pmap) pmap_list = TAILQ_HEAD_INITIALIZER(pmap_list);
88 static int pv_entry_count;
89 static int pv_entry_max;
90 static int pv_entry_high_water;
91 static int pmap_pagedaemon_waken;
92 static boolean_t pmap_initialized = FALSE;
93 static int protection_codes[8];
94
95 static void i386_protection_init(void);
96 static void pmap_remove_all(vm_page_t m);
97 static int pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p);
98
99 #define MINPV   2048
100 #ifndef PMAP_SHPGPERPROC
101 #define PMAP_SHPGPERPROC 200
102 #endif
103
104 #define pmap_pde(m, v)  (&((m)->pm_pdir[(vm_offset_t)(v) >> PDRSHIFT]))
105
106 #define pte_prot(m, p) \
107         (protection_codes[p & (VM_PROT_READ|VM_PROT_WRITE|VM_PROT_EXECUTE)])
108
109 void
110 pmap_init(void)
111 {
112         struct pv_entry *pvinit;
113         int i;
114         int npages;
115
116         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
117                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
118         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
119         kernel_pmap.pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
120
121         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
122                 vm_page_t m;
123
124                 m = &vm_page_array[i];
125                 TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
126                 m->md.pv_list_count = 0;
127         }
128
129         i = vm_page_array_size;
130         if (i < MINPV)
131                 i = MINPV;
132         pvinit = (struct pv_entry *)kmem_alloc(&kernel_map, i*sizeof(*pvinit));
133         zbootinit(&pvzone, "PV ENTRY", sizeof(*pvinit), pvinit, i);
134         pmap_initialized = TRUE;
135 }
136
137 void
138 pmap_init2(void)
139 {
140         int shpgperproc = PMAP_SHPGPERPROC;
141
142         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.shpgperproc", &shpgperproc);
143         pv_entry_max = shpgperproc * maxproc + vm_page_array_size;
144         TUNABLE_INT_FETCH("vm.pmap.pv_entries", &pv_entry_max);
145         pv_entry_high_water = 9 * (pv_entry_max / 10);
146         zinitna(&pvzone, &pvzone_obj, NULL, 0, pv_entry_max, ZONE_INTERRUPT, 1);
147 }
148
149 /*
150  * Typically used to initialize a fictitious page by vm/device_pager.c
151  */
152 void
153 pmap_page_init(struct vm_page *m)
154 {
155         vm_page_init(m);
156         TAILQ_INIT(&m->md.pv_list);
157 }
158
159 /*
160  * Bootstrap the kernel_pmap so it can be used with pmap_enter().  
161  *
162  * NOTE! pm_pdir for the kernel pmap is offset so VA's translate
163  * directly into PTD indexes (PTA is also offset for the same reason).
164  * This is necessary because, for now, KVA is not mapped at address 0.
165  *
166  * Page table pages are not managed like they are in normal pmaps, so
167  * no pteobj is needed.
168  */
169 void
170 pmap_bootstrap(void)
171 {
172         vm_pindex_t i = (vm_offset_t)KernelPTD >> PAGE_SHIFT;
173
174         /*
175          * The kernel_pmap's pm_pteobj is used only for locking and not
176          * for mmu pages.
177          */
178         kernel_pmap.pm_pdir = KernelPTD - (KvaStart >> SEG_SHIFT);
179         kernel_pmap.pm_pdirpte = KernelPTA[i];
180         kernel_pmap.pm_count = 1;
181         kernel_pmap.pm_active = (cpumask_t)-1;
182         kernel_pmap.pm_pteobj = NULL;   /* see pmap_init */
183         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist);
184         TAILQ_INIT(&kernel_pmap.pm_pvlist_free);
185         spin_init(&kernel_pmap.pm_spin);
186         lwkt_token_init(&kernel_pmap.pm_token, "kpmap_tok");
187         i386_protection_init();
188 }
189
190 /*
191  * Initialize pmap0/vmspace0 .  Since process 0 never enters user mode we
192  * just dummy it up so it works well enough for fork().
193  *
194  * In DragonFly, process pmaps may only be used to manipulate user address
195  * space, never kernel address space.
196  */
197 void
198 pmap_pinit0(struct pmap *pmap)
199 {
200         pmap_pinit(pmap);
201 }
202
203 /************************************************************************
204  *              Procedures to manage whole physical maps                *
205  ************************************************************************
206  *
207  * Initialize a preallocated and zeroed pmap structure,
208  * such as one in a vmspace structure.
209  */
210 void
211 pmap_pinit(struct pmap *pmap)
212 {
213         vm_page_t ptdpg;
214         int npages;
215
216         /*
217          * No need to allocate page table space yet but we do need a valid
218          * page directory table.
219          */
220         if (pmap->pm_pdir == NULL) {
221                 pmap->pm_pdir =
222                     (vpte_t *)kmem_alloc_pageable(&kernel_map, PAGE_SIZE);
223         }
224
225         /*
226          * allocate object for the pte array and page directory
227          */
228         npages = VPTE_PAGETABLE_SIZE +
229                  (VM_MAX_USER_ADDRESS / PAGE_SIZE) * sizeof(vpte_t);
230         npages = (npages + PAGE_MASK) / PAGE_SIZE;
231
232         if (pmap->pm_pteobj == NULL)
233                 pmap->pm_pteobj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, npages);
234         pmap->pm_pdindex = npages - 1;
235
236         /*
237          * allocate the page directory page
238          */
239         ptdpg = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, pmap->pm_pdindex,
240                              VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_RETRY | VM_ALLOC_ZERO);
241         vm_page_wire(ptdpg);
242
243         /* not usually mapped */
244         vm_page_flag_clear(ptdpg, PG_MAPPED);
245         vm_page_wakeup(ptdpg);
246
247         pmap_kenter((vm_offset_t)pmap->pm_pdir, VM_PAGE_TO_PHYS(ptdpg));
248         pmap->pm_pdirpte = KernelPTA[(vm_offset_t)pmap->pm_pdir >> PAGE_SHIFT];
249
250         pmap->pm_count = 1;
251         pmap->pm_active = 0;
252         pmap->pm_ptphint = NULL;
253         pmap->pm_cpucachemask = 0;
254         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist);
255         TAILQ_INIT(&pmap->pm_pvlist_free);
256         spin_init(&pmap->pm_spin);
257         lwkt_token_init(&pmap->pm_token, "pmap_tok");
258         bzero(&pmap->pm_stats, sizeof pmap->pm_stats);
259         pmap->pm_stats.resident_count = 1;
260 }
261
262 /*
263  * Clean up a pmap structure so it can be physically freed
264  *
265  * No requirements.
266  */
267 void
268 pmap_puninit(pmap_t pmap)
269 {
270         if (pmap->pm_pdir) {
271                 kmem_free(&kernel_map, (vm_offset_t)pmap->pm_pdir, PAGE_SIZE);
272                 pmap->pm_pdir = NULL;
273         }
274         if (pmap->pm_pteobj) {
275                 vm_object_deallocate(pmap->pm_pteobj);
276                 pmap->pm_pteobj = NULL;
277         }
278 }
279
280
281 /*
282  * Wire in kernel global address entries.  To avoid a race condition
283  * between pmap initialization and pmap_growkernel, this procedure
284  * adds the pmap to the master list (which growkernel scans to update),
285  * then copies the template.
286  *
287  * In a virtual kernel there are no kernel global address entries.
288  *
289  * No requirements.
290  */
291 void
292 pmap_pinit2(struct pmap *pmap)
293 {
294         spin_lock(&pmap_spin);
295         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
296         spin_unlock(&pmap_spin);
297 }
298
299 /*
300  * Release all resources held by the given physical map.
301  *
302  * Should only be called if the map contains no valid mappings.
303  *
304  * Caller must hold pmap->pm_token
305  */
306 static int pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data);
307
308 void
309 pmap_release(struct pmap *pmap)
310 {
311         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
312         vm_object_t object = pmap->pm_pteobj;
313         struct rb_vm_page_scan_info info;
314
315         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
316
317 #if defined(DIAGNOSTIC)
318         if (object->ref_count != 1)
319                 panic("pmap_release: pteobj reference count != 1");
320 #endif
321         /*
322          * Once we destroy the page table, the mapping becomes invalid.
323          * Don't waste time doing a madvise to invalidate the mapping, just
324          * set cpucachemask to 0.
325          */
326         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
327                 gd->gd_PT1pdir = NULL;
328                 *gd->gd_PT1pde = 0;
329                 /* madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
330         }
331         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
332                 gd->gd_PT2pdir = NULL;
333                 *gd->gd_PT2pde = 0;
334                 /* madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
335         }
336         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
337                 gd->gd_PT3pdir = NULL;
338                 *gd->gd_PT3pde = 0;
339                 /* madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL); */
340         }
341         
342         info.pmap = pmap;
343         info.object = object;
344
345         spin_lock(&pmap_spin);
346         TAILQ_REMOVE(&pmap_list, pmap, pm_pmnode);
347         spin_unlock(&pmap_spin);
348
349         vm_object_hold(object);
350         do {
351                 info.error = 0;
352                 info.mpte = NULL;
353                 info.limit = object->generation;
354
355                 vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, NULL, 
356                                         pmap_release_callback, &info);
357                 if (info.error == 0 && info.mpte) {
358                         if (!pmap_release_free_page(pmap, info.mpte))
359                                 info.error = 1;
360                 }
361         } while (info.error);
362         vm_object_drop(object);
363
364         /*
365          * Leave the KVA reservation for pm_pdir cached for later reuse.
366          */
367         pmap->pm_pdirpte = 0;
368         pmap->pm_cpucachemask = 0;
369 }
370
371 /*
372  * Callback to release a page table page backing a directory
373  * entry.
374  */
375 static int
376 pmap_release_callback(struct vm_page *p, void *data)
377 {
378         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
379
380         if (p->pindex == info->pmap->pm_pdindex) {
381                 info->mpte = p;
382                 return(0);
383         }
384         if (!pmap_release_free_page(info->pmap, p)) {
385                 info->error = 1;
386                 return(-1);
387         }
388         if (info->object->generation != info->limit) {
389                 info->error = 1;
390                 return(-1);
391         }
392         return(0);
393 }
394
395 /*
396  * Add a reference to the specified pmap.
397  *
398  * No requirements.
399  */
400 void
401 pmap_reference(pmap_t pmap)
402 {
403         if (pmap) {
404                 lwkt_gettoken(&vm_token);
405                 ++pmap->pm_count;
406                 lwkt_reltoken(&vm_token);
407         }
408 }
409
410 /************************************************************************
411  *                      VMSPACE MANAGEMENT                              *
412  ************************************************************************
413  *
414  * The VMSPACE management we do in our virtual kernel must be reflected
415  * in the real kernel.  This is accomplished by making vmspace system
416  * calls to the real kernel.
417  */
418 void
419 cpu_vmspace_alloc(struct vmspace *vm)
420 {
421         int r;
422         void *rp;
423
424 #define LAST_EXTENT     (VM_MAX_USER_ADDRESS - 0x80000000)
425
426         if (vmspace_create(&vm->vm_pmap, 0, NULL) < 0)
427                 panic("vmspace_create() failed");
428
429         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
430                           PROT_READ|PROT_WRITE,
431                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
432                           MemImageFd, 0);
433         if (rp == MAP_FAILED)
434                 panic("vmspace_mmap: failed1");
435         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000,
436                          MADV_NOSYNC, 0);
437         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
438                           PROT_READ|PROT_WRITE,
439                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
440                           MemImageFd, 0x40000000);
441         if (rp == MAP_FAILED)
442                 panic("vmspace_mmap: failed2");
443         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
444                          MADV_NOSYNC, 0);
445         rp = vmspace_mmap(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
446                           PROT_READ|PROT_WRITE,
447                           MAP_FILE|MAP_SHARED|MAP_VPAGETABLE|MAP_FIXED,
448                           MemImageFd, 0x80000000);
449         vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
450                          MADV_NOSYNC, 0);
451         if (rp == MAP_FAILED)
452                 panic("vmspace_mmap: failed3");
453
454         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x00000000, 0x40000000, 
455                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
456         if (r < 0)
457                 panic("vmspace_mcontrol: failed1");
458         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x40000000, 0x40000000,
459                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
460         if (r < 0)
461                 panic("vmspace_mcontrol: failed2");
462         r = vmspace_mcontrol(&vm->vm_pmap, (void *)0x80000000, LAST_EXTENT,
463                              MADV_SETMAP, vmspace_pmap(vm)->pm_pdirpte);
464         if (r < 0)
465                 panic("vmspace_mcontrol: failed3");
466 }
467
468 void
469 cpu_vmspace_free(struct vmspace *vm)
470 {
471         if (vmspace_destroy(&vm->vm_pmap) < 0)
472                 panic("vmspace_destroy() failed");
473 }
474
475 /************************************************************************
476  *          Procedures which operate directly on the kernel PMAP        *
477  ************************************************************************/
478
479 /*
480  * This maps the requested page table and gives us access to it.
481  *
482  * This routine can be called from a potentially preempting interrupt
483  * thread or from a normal thread.
484  */
485 static vpte_t *
486 get_ptbase(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
487 {
488         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
489
490         if (pmap == &kernel_pmap) {
491                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
492                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
493         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
494                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
495                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
496                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
497                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
498                                            gd->mi.gd_cpumask);
499                 }
500                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
501         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
502                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
503                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
504                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
505                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
506                                            gd->mi.gd_cpumask);
507                 }
508                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
509         }
510
511         /*
512          * If we aren't running from a potentially preempting interrupt,
513          * load a new page table directory into the page table cache
514          */
515         if (gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
516             (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0) {
517                 /*
518                  * Choose one or the other and map the page table
519                  * in the KVA space reserved for it.
520                  */
521                 if ((gd->gd_PTflip = 1 - gd->gd_PTflip) == 0) {
522                         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
523                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
524                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
525                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
526                                            gd->mi.gd_cpumask);
527                         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
528                 } else {
529                         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
530                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
531                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
532                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
533                                            gd->mi.gd_cpumask);
534                         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
535                 }
536         }
537
538         /*
539          * If we are running from a preempting interrupt use a private
540          * map.  The caller must be in a critical section.
541          */
542         KKASSERT(IN_CRITICAL_SECT(curthread));
543         if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT3pdir) {
544                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
545                         *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
546                         madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
547                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
548                                            gd->mi.gd_cpumask);
549                 }
550         } else {
551                 gd->gd_PT3pdir = pmap->pm_pdir;
552                 *gd->gd_PT3pde = pmap->pm_pdirpte;
553                 madvise(gd->gd_PT3map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
554                 atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
555                                    gd->mi.gd_cpumask);
556         }
557         return(gd->gd_PT3map + (va >> PAGE_SHIFT));
558 }
559
560 static vpte_t *
561 get_ptbase1(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
562 {
563         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
564
565         if (pmap == &kernel_pmap) {
566                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
567                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
568         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT1pdir) {
569                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
570                         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
571                         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
572                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
573                                            gd->mi.gd_cpumask);
574                 }
575                 return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
576         }
577         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
578                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
579         gd->gd_PT1pdir = pmap->pm_pdir;
580         *gd->gd_PT1pde = pmap->pm_pdirpte;
581         madvise(gd->gd_PT1map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
582         return(gd->gd_PT1map + (va >> PAGE_SHIFT));
583 }
584
585 static vpte_t *
586 get_ptbase2(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
587 {
588         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
589
590         if (pmap == &kernel_pmap) {
591                 KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
592                 return(KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT));
593         } else if (pmap->pm_pdir == gd->gd_PT2pdir) {
594                 if ((pmap->pm_cpucachemask & gd->mi.gd_cpumask) == 0) {
595                         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
596                         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
597                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_cpucachemask,
598                                            gd->mi.gd_cpumask);
599                 }
600                 return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
601         }
602         KKASSERT(gd->mi.gd_intr_nesting_level == 0 &&
603                  (gd->mi.gd_curthread->td_flags & TDF_INTTHREAD) == 0);
604         gd->gd_PT2pdir = pmap->pm_pdir;
605         *gd->gd_PT2pde = pmap->pm_pdirpte;
606         madvise(gd->gd_PT2map, SEG_SIZE, MADV_INVAL);
607         return(gd->gd_PT2map + (va >> PAGE_SHIFT));
608 }
609
610 /*
611  * Return a pointer to the page table entry for the specified va in the
612  * specified pmap.  NULL is returned if there is no valid page table page
613  * for the VA.
614  */
615 static __inline vpte_t *
616 pmap_pte(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
617 {
618         vpte_t *ptep;
619
620         ptep = &pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT];
621         if (*ptep & VPTE_PS)
622                 return(ptep);
623         if (*ptep)
624                 return (get_ptbase(pmap, va));
625         return(NULL);
626 }
627
628
629 /*
630  * Enter a mapping into kernel_pmap.  Mappings created in this fashion
631  * are not managed.  Mappings must be immediately accessible on all cpus.
632  *
633  * Call pmap_inval_pte() to invalidate the virtual pte and clean out the
634  * real pmap and handle related races before storing the new vpte.
635  */
636 void
637 pmap_kenter(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
638 {
639         vpte_t *ptep;
640         vpte_t npte;
641
642         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
643         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V;
644         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
645         if (*ptep & VPTE_V)
646                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
647         *ptep = npte;
648 }
649
650 /*
651  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
652  * some other cpu so it can be used on all cpus.
653  *
654  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
655  */
656 void
657 pmap_kenter_sync(vm_offset_t va)
658 {
659         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
660 }
661
662 /*
663  * Synchronize a kvm mapping originally made for the private use on
664  * some other cpu so it can be used on our cpu.  Turns out to be the
665  * same madvise() call, because we have to sync the real pmaps anyway.
666  *
667  * XXX add MADV_RESYNC to improve performance.
668  */
669 void
670 pmap_kenter_sync_quick(vm_offset_t va)
671 {
672         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
673 }
674
675 #if 0
676 /*
677  * Make a previously read-only kernel mapping R+W (not implemented by
678  * virtual kernels).
679  */
680 void
681 pmap_kmodify_rw(vm_offset_t va)
682 {
683         *pmap_kpte(va) |= VPTE_RW;
684         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
685 }
686
687 /*
688  * Make a kernel mapping non-cacheable (not applicable to virtual kernels)
689  */
690 void
691 pmap_kmodify_nc(vm_offset_t va)
692 {
693         *pmap_kpte(va) |= VPTE_N;
694         madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
695 }
696
697 #endif
698
699 /*
700  * Map a contiguous range of physical memory to a KVM
701  */
702 vm_offset_t
703 pmap_map(vm_offset_t *virtp, vm_paddr_t start, vm_paddr_t end, int prot)
704 {
705         vm_offset_t     sva, virt;
706
707         sva = virt = *virtp;
708         while (start < end) {
709                 pmap_kenter(virt, start);
710                 virt += PAGE_SIZE;
711                 start += PAGE_SIZE;
712         }
713         *virtp = virt;
714         return (sva);
715 }
716
717 vpte_t *
718 pmap_kpte(vm_offset_t va)
719 {
720         vpte_t *ptep;
721
722         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
723         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
724         return(ptep);
725 }
726
727 /*
728  * Enter an unmanaged KVA mapping for the private use of the current
729  * cpu only.  pmap_kenter_sync() may be called to make the mapping usable
730  * by other cpus.
731  *
732  * It is illegal for the mapping to be accessed by other cpus unleess
733  * pmap_kenter_sync*() is called.
734  */
735 void
736 pmap_kenter_quick(vm_offset_t va, vm_paddr_t pa)
737 {
738         vpte_t *ptep;
739         vpte_t npte;
740
741         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
742
743         npte = (vpte_t)pa | VPTE_RW | VPTE_V;
744         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
745         if (*ptep & VPTE_V)
746                 pmap_inval_pte_quick(ptep, &kernel_pmap, va);
747         *ptep = npte;
748 }
749
750 /*
751  * Make a temporary mapping for a physical address.  This is only intended
752  * to be used for panic dumps.
753  *
754  * The caller is responsible for calling smp_invltlb().
755  */
756 void *
757 pmap_kenter_temporary(vm_paddr_t pa, long i)
758 {
759         pmap_kenter_quick(crashdumpmap + (i * PAGE_SIZE), pa);
760         return ((void *)crashdumpmap);
761 }
762
763 /*
764  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*().
765  */
766 void
767 pmap_kremove(vm_offset_t va)
768 {
769         vpte_t *ptep;
770
771         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
772
773         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
774         if (*ptep & VPTE_V)
775                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
776         *ptep = 0;
777 }
778
779 /*
780  * Remove an unmanaged mapping created with pmap_kenter*() but synchronize
781  * only with this cpu.
782  *
783  * Unfortunately because we optimize new entries by testing VPTE_V later
784  * on, we actually still have to synchronize with all the cpus.  XXX maybe
785  * store a junk value and test against 0 in the other places instead?
786  */
787 void
788 pmap_kremove_quick(vm_offset_t va)
789 {
790         vpte_t *ptep;
791
792         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
793
794         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
795         if (*ptep & VPTE_V)
796                 pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va); /* NOT _quick */
797         *ptep = 0;
798 }
799
800 /*
801  * Extract the physical address from the kernel_pmap that is associated
802  * with the specified virtual address.
803  */
804 vm_paddr_t
805 pmap_kextract(vm_offset_t va)
806 {
807         vpte_t *ptep;
808         vm_paddr_t pa;
809
810         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
811
812         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
813         pa = (vm_paddr_t)(*ptep & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
814         return(pa);
815 }
816
817 /*
818  * Map a set of unmanaged VM pages into KVM.
819  */
820 void
821 pmap_qenter(vm_offset_t va, struct vm_page **m, int count)
822 {
823         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
824         while (count) {
825                 vpte_t *ptep;
826
827                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
828                 if (*ptep & VPTE_V)
829                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
830                 *ptep = (vpte_t)(*m)->phys_addr | VPTE_RW | VPTE_V;
831                 --count;
832                 ++m;
833                 va += PAGE_SIZE;
834         }
835 }
836
837 /*
838  * Undo the effects of pmap_qenter*().
839  */
840 void
841 pmap_qremove(vm_offset_t va, int count)
842 {
843         KKASSERT(va >= KvaStart && va + count * PAGE_SIZE < KvaEnd);
844         while (count) {
845                 vpte_t *ptep;
846
847                 ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
848                 if (*ptep & VPTE_V)
849                         pmap_inval_pte(ptep, &kernel_pmap, va);
850                 *ptep = 0;
851                 --count;
852                 va += PAGE_SIZE;
853         }
854 }
855
856 /************************************************************************
857  *        Misc support glue called by machine independant code          *
858  ************************************************************************
859  *
860  * These routines are called by machine independant code to operate on
861  * certain machine-dependant aspects of processes, threads, and pmaps.
862  */
863
864 /*
865  * Initialize MD portions of the thread structure.
866  */
867 void
868 pmap_init_thread(thread_t td)
869 {
870         /* enforce pcb placement */
871         td->td_pcb = (struct pcb *)(td->td_kstack + td->td_kstack_size) - 1;
872         td->td_savefpu = &td->td_pcb->pcb_save;
873         td->td_sp = (char *)td->td_pcb - 16;
874 }
875
876 /*
877  * This routine directly affects the fork perf for a process.
878  */
879 void
880 pmap_init_proc(struct proc *p)
881 {
882 }
883
884 /*
885  * We pre-allocate all page table pages for kernel virtual memory so
886  * this routine will only be called if KVM has been exhausted.
887  *
888  * No requirements.
889  */
890 void
891 pmap_growkernel(vm_offset_t kstart, vm_offset_t kend)
892 {
893         vm_offset_t addr;
894
895         addr = (kend + PAGE_SIZE * NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE * NPTEPG - 1);
896
897         lwkt_gettoken(&vm_token);
898         if (addr > virtual_end - SEG_SIZE)
899                 panic("KVM exhausted");
900         kernel_vm_end = addr;
901         lwkt_reltoken(&vm_token);
902 }
903
904 /*
905  * The modification bit is not tracked for any pages in this range. XXX
906  * such pages in this maps should always use pmap_k*() functions and not
907  * be managed anyhow.
908  *
909  * XXX User and kernel address spaces are independant for virtual kernels,
910  * this function only applies to the kernel pmap.
911  */
912 static int
913 pmap_track_modified(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
914 {
915         if (pmap != &kernel_pmap)
916                 return 1;
917         if ((va < clean_sva) || (va >= clean_eva))
918                 return 1;
919         else
920                 return 0;
921 }
922
923 /************************************************************************
924  *          Procedures supporting managed page table pages              *
925  ************************************************************************
926  *
927  * These procedures are used to track managed page table pages.  These pages
928  * use the page table page's vm_page_t to track PTEs in the page.  The
929  * page table pages themselves are arranged in a VM object, pmap->pm_pteobj.
930  *
931  * This allows the system to throw away page table pages for user processes
932  * at will and reinstantiate them on demand.
933  */
934
935 /*
936  * This routine works like vm_page_lookup() but also blocks as long as the
937  * page is busy.  This routine does not busy the page it returns.
938  *
939  * Unless the caller is managing objects whos pages are in a known state,
940  * the call should be made with a critical section held so the page's object
941  * association remains valid on return.
942  */
943 static vm_page_t
944 pmap_page_lookup(vm_object_t object, vm_pindex_t pindex)
945 {
946         vm_page_t m;
947                          
948         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(object));
949         m = vm_page_lookup_busy_wait(object, pindex, FALSE, "pplookp");
950
951         return(m);
952 }
953
954 /*
955  * This routine unholds page table pages, and if the hold count
956  * drops to zero, then it decrements the wire count.
957  *
958  * We must recheck that this is the last hold reference after busy-sleeping
959  * on the page.
960  */
961 static int 
962 _pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m) 
963 {
964         vm_page_busy_wait(m, FALSE, "pmuwpt");
965         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
966                 ("_pmap_unwire_pte_hold: %p->queue != PQ_NONE", m));
967
968         if (m->hold_count == 1) {
969                 /*
970                  * Unmap the page table page.  
971                  */
972                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[m->pindex] != 0);
973                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[m->pindex], pmap, 
974                                 (vm_offset_t)m->pindex << SEG_SHIFT);
975                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
976                 --pmap->pm_stats.resident_count;
977
978                 if (pmap->pm_ptphint == m)
979                         pmap->pm_ptphint = NULL;
980
981                 /*
982                  * This was our last hold, the page had better be unwired
983                  * after we decrement wire_count.
984                  *
985                  * FUTURE NOTE: shared page directory page could result in
986                  * multiple wire counts.
987                  */
988                 vm_page_unhold(m);
989                 --m->wire_count;
990                 KKASSERT(m->wire_count == 0);
991                 atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
992                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
993                 vm_page_flash(m);
994                 vm_page_free_zero(m);
995                 return 1;
996         }
997         KKASSERT(m->hold_count > 1);
998         vm_page_unhold(m);
999         vm_page_wakeup(m);
1000
1001         return 0;
1002 }
1003
1004 static __inline int
1005 pmap_unwire_pte_hold(pmap_t pmap, vm_page_t m)
1006 {
1007         KKASSERT(m->hold_count > 0);
1008         if (m->hold_count > 1) {
1009                 vm_page_unhold(m);
1010                 return 0;
1011         } else {
1012                 return _pmap_unwire_pte_hold(pmap, m);
1013         }
1014 }
1015
1016 /*
1017  * After removing a page table entry, this routine is used to
1018  * conditionally free the page, and manage the hold/wire counts.
1019  */
1020 static int
1021 pmap_unuse_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte)
1022 {
1023         unsigned ptepindex;
1024
1025         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1026
1027         if (mpte == NULL) {
1028                 /*
1029                  * page table pages in the kernel_pmap are not managed.
1030                  */
1031                 if (pmap == &kernel_pmap)
1032                         return(0);
1033                 ptepindex = (va >> PDRSHIFT);
1034                 if (pmap->pm_ptphint &&
1035                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1036                         mpte = pmap->pm_ptphint;
1037                 } else {
1038                         mpte = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1039                         pmap->pm_ptphint = mpte;
1040                         vm_page_wakeup(mpte);
1041                 }
1042         }
1043         return pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1044 }
1045
1046 /*
1047  * Attempt to release and free the vm_page backing a page directory page
1048  * in a pmap.  Returns 1 on success, 0 on failure (if the procedure had
1049  * to sleep).
1050  */
1051 static int
1052 pmap_release_free_page(struct pmap *pmap, vm_page_t p)
1053 {
1054         vpte_t *pde = pmap->pm_pdir;
1055
1056         /*
1057          * This code optimizes the case of freeing non-busy
1058          * page-table pages.  Those pages are zero now, and
1059          * might as well be placed directly into the zero queue.
1060          */
1061         if (vm_page_busy_try(p, FALSE)) {
1062                 vm_page_sleep_busy(p, FALSE, "pmaprl");
1063                 return 0;
1064         }
1065         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1066         --pmap->pm_stats.resident_count;
1067
1068         if (p->hold_count)  {
1069                 panic("pmap_release: freeing held page table page");
1070         }
1071         /*
1072          * Page directory pages need to have the kernel stuff cleared, so
1073          * they can go into the zero queue also.
1074          *
1075          * In virtual kernels there is no 'kernel stuff'.  For the moment
1076          * I just make sure the whole thing has been zero'd even though
1077          * it should already be completely zero'd.
1078          *
1079          * pmaps for vkernels do not self-map because they do not share
1080          * their address space with the vkernel.  Clearing of pde[] thus
1081          * only applies to page table pages and not to the page directory
1082          * page.
1083          */
1084         if (p->pindex == pmap->pm_pdindex) {
1085                 bzero(pde, VPTE_PAGETABLE_SIZE);
1086                 pmap_kremove((vm_offset_t)pmap->pm_pdir);
1087         } else {
1088                 KKASSERT(pde[p->pindex] != 0);
1089                 pmap_inval_pde(&pde[p->pindex], pmap, 
1090                                 (vm_offset_t)p->pindex << SEG_SHIFT);
1091         }
1092
1093         /*
1094          * Clear the matching hint
1095          */
1096         if (pmap->pm_ptphint && (pmap->pm_ptphint->pindex == p->pindex))
1097                 pmap->pm_ptphint = NULL;
1098
1099         /*
1100          * And throw the page away.  The page is completely zero'd out so
1101          * optimize the free call.
1102          */
1103         p->wire_count--;
1104         atomic_add_int(&vmstats.v_wire_count, -1);
1105         vm_page_free_zero(p);
1106         return 1;
1107 }
1108
1109 /*
1110  * This routine is called if the page table page is not mapped in the page
1111  * table directory.
1112  *
1113  * The routine is broken up into two parts for readability.
1114  *
1115  * It must return a held mpte and map the page directory page as required.
1116  * Because vm_page_grab() can block, we must re-check pm_pdir[ptepindex]
1117  */
1118 static vm_page_t
1119 _pmap_allocpte(pmap_t pmap, unsigned ptepindex)
1120 {
1121         vm_paddr_t ptepa;
1122         vm_page_t m;
1123
1124         /*
1125          * Find or fabricate a new pagetable page.  A busied page will be
1126          * returned.  This call may block.
1127          */
1128         m = vm_page_grab(pmap->pm_pteobj, ptepindex,
1129                          VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_ZERO | VM_ALLOC_RETRY);
1130         vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1131
1132         KASSERT(m->queue == PQ_NONE,
1133                 ("_pmap_allocpte: %p->queue != PQ_NONE", m));
1134
1135         /*
1136          * Increment the hold count for the page we will be returning to
1137          * the caller.
1138          */
1139         m->hold_count++;
1140
1141         /*
1142          * It is possible that someone else got in and mapped by the page
1143          * directory page while we were blocked, if so just unbusy and
1144          * return the held page.
1145          */
1146         if ((ptepa = pmap->pm_pdir[ptepindex]) != 0) {
1147                 KKASSERT((ptepa & VPTE_FRAME) == VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1148                 vm_page_wakeup(m);
1149                 return(m);
1150         }
1151         vm_page_wire(m);
1152
1153         /*
1154          * Map the pagetable page into the process address space, if
1155          * it isn't already there.
1156          */
1157         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1158
1159         ptepa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1160         pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)ptepa | VPTE_RW | VPTE_V |
1161                                    VPTE_A | VPTE_M;
1162
1163         /*
1164          * We are likely about to access this page table page, so set the
1165          * page table hint to reduce overhead.
1166          */
1167         pmap->pm_ptphint = m;
1168
1169         vm_page_wakeup(m);
1170
1171         return (m);
1172 }
1173
1174 /*
1175  * Determine the page table page required to access the VA in the pmap
1176  * and allocate it if necessary.  Return a held vm_page_t for the page.
1177  *
1178  * Only used with user pmaps.
1179  */
1180 static vm_page_t
1181 pmap_allocpte(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
1182 {
1183         unsigned ptepindex;
1184         vm_offset_t ptepa;
1185         vm_page_t m;
1186
1187         ASSERT_LWKT_TOKEN_HELD(vm_object_token(pmap->pm_pteobj));
1188
1189         /*
1190          * Calculate pagetable page index
1191          */
1192         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1193
1194         /*
1195          * Get the page directory entry
1196          */
1197         ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1198
1199         /*
1200          * This supports switching from a 4MB page to a
1201          * normal 4K page.
1202          */
1203         if (ptepa & VPTE_PS) {
1204                 KKASSERT(pmap->pm_pdir[ptepindex] != 0);
1205                 pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[ptepindex], pmap,
1206                                (vm_offset_t)ptepindex << SEG_SHIFT);
1207                 ptepa = 0;
1208         }
1209
1210         /*
1211          * If the page table page is mapped, we just increment the
1212          * hold count, and activate it.
1213          */
1214         if (ptepa) {
1215                 /*
1216                  * In order to get the page table page, try the
1217                  * hint first.
1218                  */
1219                 if (pmap->pm_ptphint &&
1220                         (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1221                         m = pmap->pm_ptphint;
1222                 } else {
1223                         m = pmap_page_lookup(pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1224                         pmap->pm_ptphint = m;
1225                         vm_page_wakeup(m);
1226                 }
1227                 m->hold_count++;
1228                 return m;
1229         }
1230         /*
1231          * Here if the pte page isn't mapped, or if it has been deallocated.
1232          */
1233         return _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1234 }
1235
1236 /************************************************************************
1237  *                      Managed pages in pmaps                          *
1238  ************************************************************************
1239  *
1240  * All pages entered into user pmaps and some pages entered into the kernel
1241  * pmap are managed, meaning that pmap_protect() and other related management
1242  * functions work on these pages.
1243  */
1244
1245 /*
1246  * free the pv_entry back to the free list.  This function may be
1247  * called from an interrupt.
1248  */
1249 static __inline void
1250 free_pv_entry(pv_entry_t pv)
1251 {
1252         pv_entry_count--;
1253         zfree(&pvzone, pv);
1254 }
1255
1256 /*
1257  * get a new pv_entry, allocating a block from the system
1258  * when needed.  This function may be called from an interrupt.
1259  */
1260 static pv_entry_t
1261 get_pv_entry(void)
1262 {
1263         pv_entry_count++;
1264         if (pv_entry_high_water &&
1265             (pv_entry_count > pv_entry_high_water) &&
1266             (pmap_pagedaemon_waken == 0)) {
1267                 pmap_pagedaemon_waken = 1;
1268                 wakeup (&vm_pages_needed);
1269         }
1270         return zalloc(&pvzone);
1271 }
1272
1273 /*
1274  * This routine is very drastic, but can save the system
1275  * in a pinch.
1276  *
1277  * No requirements.
1278  */
1279 void
1280 pmap_collect(void)
1281 {
1282         int i;
1283         vm_page_t m;
1284         static int warningdone=0;
1285
1286         if (pmap_pagedaemon_waken == 0)
1287                 return;
1288         lwkt_gettoken(&vm_token);
1289         pmap_pagedaemon_waken = 0;
1290
1291         if (warningdone < 5) {
1292                 kprintf("pmap_collect: collecting pv entries -- suggest increasing PMAP_SHPGPERPROC\n");
1293                 warningdone++;
1294         }
1295
1296         for (i = 0; i < vm_page_array_size; i++) {
1297                 m = &vm_page_array[i];
1298                 if (m->wire_count || m->hold_count)
1299                         continue;
1300                 if (vm_page_busy_try(m, TRUE) == 0) {
1301                         if (m->wire_count == 0 && m->hold_count == 0) {
1302                                 pmap_remove_all(m);
1303                         }
1304                         vm_page_wakeup(m);
1305                 }
1306         }
1307         lwkt_reltoken(&vm_token);
1308 }
1309         
1310 /*
1311  * If it is the first entry on the list, it is actually
1312  * in the header and we must copy the following entry up
1313  * to the header.  Otherwise we must search the list for
1314  * the entry.  In either case we free the now unused entry.
1315  *
1316  * caller must hold vm_token
1317  */
1318 static int
1319 pmap_remove_entry(struct pmap *pmap, vm_page_t m, vm_offset_t va)
1320 {
1321         pv_entry_t pv;
1322         int rtval;
1323
1324         crit_enter();
1325         if (m->md.pv_list_count < pmap->pm_stats.resident_count) {
1326                 TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
1327                         if (pmap == pv->pv_pmap && va == pv->pv_va) 
1328                                 break;
1329                 }
1330         } else {
1331                 TAILQ_FOREACH(pv, &pmap->pm_pvlist, pv_plist) {
1332                         if (va == pv->pv_va) 
1333                                 break;
1334                 }
1335         }
1336
1337         /*
1338          * Note that pv_ptem is NULL if the page table page itself is not
1339          * managed, even if the page being removed IS managed.
1340          */
1341         rtval = 0;
1342
1343         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1344         m->md.pv_list_count--;
1345         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1346         TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1347         if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1348                 vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1349         ++pmap->pm_generation;
1350         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1351         rtval = pmap_unuse_pt(pmap, va, pv->pv_ptem);
1352         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1353         free_pv_entry(pv);
1354
1355         crit_exit();
1356         return rtval;
1357 }
1358
1359 /*
1360  * Create a pv entry for page at pa for (pmap, va).  If the page table page
1361  * holding the VA is managed, mpte will be non-NULL.
1362  */
1363 static void
1364 pmap_insert_entry(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t mpte, vm_page_t m)
1365 {
1366         pv_entry_t pv;
1367
1368         crit_enter();
1369         pv = get_pv_entry();
1370         pv->pv_va = va;
1371         pv->pv_pmap = pmap;
1372         pv->pv_ptem = mpte;
1373
1374         TAILQ_INSERT_TAIL(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1375         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1376         ++pmap->pm_generation;
1377         m->md.pv_list_count++;
1378         atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, 1);
1379
1380         crit_exit();
1381 }
1382
1383 /*
1384  * pmap_remove_pte: do the things to unmap a page in a process
1385  */
1386 static int
1387 pmap_remove_pte(struct pmap *pmap, vpte_t *ptq, vm_offset_t va)
1388 {
1389         vpte_t oldpte;
1390         vm_page_t m;
1391
1392         oldpte = pmap_inval_loadandclear(ptq, pmap, va);
1393         if (oldpte & VPTE_WIRED)
1394                 --pmap->pm_stats.wired_count;
1395         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1396
1397 #if 0
1398         /*
1399          * Machines that don't support invlpg, also don't support
1400          * VPTE_G.  XXX VPTE_G is disabled for SMP so don't worry about
1401          * the SMP case.
1402          */
1403         if (oldpte & VPTE_G)
1404                 madvise((void *)va, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
1405 #endif
1406         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1407         --pmap->pm_stats.resident_count;
1408         if (oldpte & VPTE_MANAGED) {
1409                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(oldpte);
1410                 if (oldpte & VPTE_M) {
1411 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1412                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) oldpte)) {
1413                                 kprintf(
1414         "pmap_remove: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1415                                     va, oldpte);
1416                         }
1417 #endif
1418                         if (pmap_track_modified(pmap, va))
1419                                 vm_page_dirty(m);
1420                 }
1421                 if (oldpte & VPTE_A)
1422                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1423                 return pmap_remove_entry(pmap, m, va);
1424         } else {
1425                 return pmap_unuse_pt(pmap, va, NULL);
1426         }
1427
1428         return 0;
1429 }
1430
1431 /*
1432  * pmap_remove_page:
1433  *
1434  *      Remove a single page from a process address space.
1435  *
1436  *      This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1437  *      not kernel_pmap.
1438  */
1439 static void
1440 pmap_remove_page(struct pmap *pmap, vm_offset_t va)
1441 {
1442         vpte_t *ptq;
1443
1444         /*
1445          * if there is no pte for this address, just skip it!!!  Otherwise
1446          * get a local va for mappings for this pmap and remove the entry.
1447          */
1448         if (*pmap_pde(pmap, va) != 0) {
1449                 ptq = get_ptbase(pmap, va);
1450                 if (*ptq) {
1451                         pmap_remove_pte(pmap, ptq, va);
1452                 }
1453         }
1454 }
1455
1456 /*
1457  * Remove the given range of addresses from the specified map.
1458  *
1459  * It is assumed that the start and end are properly rounded to the
1460  * page size.
1461  *
1462  * This function may not be called from an interrupt if the pmap is
1463  * not kernel_pmap.
1464  *
1465  * No requirements.
1466  */
1467 void
1468 pmap_remove(struct pmap *pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
1469 {
1470         vpte_t *ptbase;
1471         vm_offset_t pdnxt;
1472         vm_offset_t ptpaddr;
1473         vm_pindex_t sindex, eindex;
1474
1475         if (pmap == NULL)
1476                 return;
1477
1478         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1479         lwkt_gettoken(&vm_token);
1480         KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count >= 0);
1481         if (pmap->pm_stats.resident_count == 0) {
1482                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1483                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1484                 return;
1485         }
1486
1487         /*
1488          * special handling of removing one page.  a very
1489          * common operation and easy to short circuit some
1490          * code.
1491          */
1492         if (((sva + PAGE_SIZE) == eva) && 
1493                 ((pmap->pm_pdir[(sva >> PDRSHIFT)] & VPTE_PS) == 0)) {
1494                 pmap_remove_page(pmap, sva);
1495                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1496                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1497                 return;
1498         }
1499
1500         /*
1501          * Get a local virtual address for the mappings that are being
1502          * worked with.
1503          *
1504          * XXX this is really messy because the kernel pmap is not relative
1505          * to address 0
1506          */
1507         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1508         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1509
1510         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1511                 vpte_t pdirindex;
1512
1513                 /*
1514                  * Calculate index for next page table.
1515                  */
1516                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1517                 if (pmap->pm_stats.resident_count == 0)
1518                         break;
1519
1520                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1521                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1522                         KKASSERT(pmap->pm_pdir[pdirindex] != 0);
1523                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1524                         pmap_inval_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1525                                 (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1526                         continue;
1527                 }
1528
1529                 /*
1530                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1531                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1532                  */
1533                 if (ptpaddr == 0)
1534                         continue;
1535
1536                 /*
1537                  * Limit our scan to either the end of the va represented
1538                  * by the current page table page, or to the end of the
1539                  * range being removed.
1540                  */
1541                 if (pdnxt > eindex)
1542                         pdnxt = eindex;
1543
1544                 /*
1545                  * NOTE: pmap_remove_pte() can block.
1546                  */
1547                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1548                         vm_offset_t va;
1549
1550                         ptbase = get_ptbase(pmap, sindex << PAGE_SHIFT);
1551                         if (*ptbase == 0)
1552                                 continue;
1553                         va = i386_ptob(sindex);
1554                         if (pmap_remove_pte(pmap, ptbase, va))
1555                                 break;
1556                 }
1557         }
1558         lwkt_reltoken(&vm_token);
1559         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1560 }
1561
1562 /*
1563  * Removes this physical page from all physical maps in which it resides.
1564  * Reflects back modify bits to the pager.
1565  *
1566  * This routine may not be called from an interrupt.
1567  *
1568  * No requirements.
1569  */
1570 static void
1571 pmap_remove_all(vm_page_t m)
1572 {
1573         vpte_t *pte, tpte;
1574         pv_entry_t pv;
1575
1576 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1577         /*
1578          * XXX this makes pmap_page_protect(NONE) illegal for non-managed
1579          * pages!
1580          */
1581         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS)) {
1582                 panic("pmap_page_protect: illegal for unmanaged page, va: 0x%08llx", (long long)VM_PAGE_TO_PHYS(m));
1583         }
1584 #endif
1585
1586         lwkt_gettoken(&vm_token);
1587         while ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
1588                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count > 0);
1589                 --pv->pv_pmap->pm_stats.resident_count;
1590
1591                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1592                 KKASSERT(pte != NULL);
1593
1594                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
1595                 if (tpte & VPTE_WIRED)
1596                         --pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count;
1597                 KKASSERT(pv->pv_pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1598
1599                 if (tpte & VPTE_A)
1600                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1601
1602                 /*
1603                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
1604                  */
1605                 if (tpte & VPTE_M) {
1606 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
1607                         if (pmap_nw_modified((pt_entry_t) tpte)) {
1608                                 kprintf(
1609         "pmap_remove_all: modified page not writable: va: 0x%x, pte: 0x%x\n",
1610                                     pv->pv_va, tpte);
1611                         }
1612 #endif
1613                         if (pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
1614                                 vm_page_dirty(m);
1615                 }
1616                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
1617                 TAILQ_REMOVE(&pv->pv_pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
1618                 ++pv->pv_pmap->pm_generation;
1619                 m->md.pv_list_count--;
1620                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
1621                 if (TAILQ_EMPTY(&m->md.pv_list))
1622                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
1623                 vm_object_hold(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1624                 pmap_unuse_pt(pv->pv_pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
1625                 vm_object_drop(pv->pv_pmap->pm_pteobj);
1626                 free_pv_entry(pv);
1627         }
1628         KKASSERT((m->flags & (PG_MAPPED | PG_WRITEABLE)) == 0);
1629         lwkt_reltoken(&vm_token);
1630 }
1631
1632 /*
1633  * Set the physical protection on the specified range of this map
1634  * as requested.
1635  *
1636  * This function may not be called from an interrupt if the map is
1637  * not the kernel_pmap.
1638  *
1639  * No requirements.
1640  */
1641 void
1642 pmap_protect(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva, vm_prot_t prot)
1643 {
1644         vpte_t *ptbase;
1645         vpte_t *ptep;
1646         vm_offset_t pdnxt, ptpaddr;
1647         vm_pindex_t sindex, eindex;
1648         vm_pindex_t sbase;
1649
1650         if (pmap == NULL)
1651                 return;
1652
1653         if ((prot & VM_PROT_READ) == VM_PROT_NONE) {
1654                 pmap_remove(pmap, sva, eva);
1655                 return;
1656         }
1657
1658         if (prot & VM_PROT_WRITE)
1659                 return;
1660
1661         lwkt_gettoken(&vm_token);
1662         ptbase = get_ptbase(pmap, sva);
1663
1664         sindex = (sva >> PAGE_SHIFT);
1665         eindex = (eva >> PAGE_SHIFT);
1666         sbase = sindex;
1667
1668         for (; sindex < eindex; sindex = pdnxt) {
1669
1670                 unsigned pdirindex;
1671
1672                 pdnxt = ((sindex + NPTEPG) & ~(NPTEPG - 1));
1673
1674                 pdirindex = sindex / NPDEPG;
1675
1676                 /*
1677                  * Clear the modified and writable bits for a 4m page.
1678                  * Throw away the modified bit (?)
1679                  */
1680                 if (((ptpaddr = pmap->pm_pdir[pdirindex]) & VPTE_PS) != 0) {
1681                         pmap_clean_pde(&pmap->pm_pdir[pdirindex], pmap,
1682                                         (vm_offset_t)pdirindex << SEG_SHIFT);
1683                         pmap->pm_stats.resident_count -= NBPDR / PAGE_SIZE;
1684                         continue;
1685                 }
1686
1687                 /*
1688                  * Weed out invalid mappings. Note: we assume that the page
1689                  * directory table is always allocated, and in kernel virtual.
1690                  */
1691                 if (ptpaddr == 0)
1692                         continue;
1693
1694                 if (pdnxt > eindex) {
1695                         pdnxt = eindex;
1696                 }
1697
1698                 for (; sindex != pdnxt; sindex++) {
1699                         vpte_t pbits;
1700                         vm_page_t m;
1701
1702                         /*
1703                          * Clean managed pages and also check the accessed
1704                          * bit.  Just remove write perms for unmanaged
1705                          * pages.  Be careful of races, turning off write
1706                          * access will force a fault rather then setting
1707                          * the modified bit at an unexpected time.
1708                          */
1709                         ptep = &ptbase[sindex - sbase];
1710                         if (*ptep & VPTE_MANAGED) {
1711                                 pbits = pmap_clean_pte(ptep, pmap,
1712                                                        i386_ptob(sindex));
1713                                 m = NULL;
1714                                 if (pbits & VPTE_A) {
1715                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1716                                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
1717                                         atomic_clear_long(ptep, VPTE_A);
1718                                 }
1719                                 if (pbits & VPTE_M) {
1720                                         if (pmap_track_modified(pmap, i386_ptob(sindex))) {
1721                                                 if (m == NULL)
1722                                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(pbits);
1723                                                 vm_page_dirty(m);
1724                                         }
1725                                 }
1726                         } else {
1727                                 pbits = pmap_setro_pte(ptep, pmap,
1728                                                        i386_ptob(sindex));
1729                         }
1730                 }
1731         }
1732         lwkt_reltoken(&vm_token);
1733 }
1734
1735 /*
1736  * Enter a managed page into a pmap.  If the page is not wired related pmap
1737  * data can be destroyed at any time for later demand-operation.
1738  *
1739  * Insert the vm_page (m) at virtual address (v) in (pmap), with the
1740  * specified protection, and wire the mapping if requested.
1741  *
1742  * NOTE: This routine may not lazy-evaluate or lose information.  The
1743  * page must actually be inserted into the given map NOW.
1744  *
1745  * NOTE: When entering a page at a KVA address, the pmap must be the
1746  * kernel_pmap.
1747  *
1748  * No requirements.
1749  */
1750 void
1751 pmap_enter(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m, vm_prot_t prot,
1752            boolean_t wired, vm_map_entry_t entry __unused)
1753 {
1754         vm_paddr_t pa;
1755         vpte_t *pte;
1756         vm_paddr_t opa;
1757         vpte_t origpte, newpte;
1758         vm_page_t mpte;
1759
1760         if (pmap == NULL)
1761                 return;
1762
1763         va &= VPTE_FRAME;
1764
1765         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1766         lwkt_gettoken(&vm_token);
1767
1768         /*
1769          * Get the page table page.   The kernel_pmap's page table pages
1770          * are preallocated and have no associated vm_page_t.
1771          */
1772         if (pmap == &kernel_pmap)
1773                 mpte = NULL;
1774         else
1775                 mpte = pmap_allocpte(pmap, va);
1776
1777         pte = pmap_pte(pmap, va);
1778
1779         /*
1780          * Page Directory table entry not valid, we need a new PT page
1781          * and pmap_allocpte() didn't give us one.  Oops!
1782          */
1783         if (pte == NULL) {
1784                 panic("pmap_enter: invalid page directory pmap=%p, va=0x%p",
1785                       pmap, (void *)va);
1786         }
1787
1788         /*
1789          * Deal with races on the original mapping (though don't worry
1790          * about VPTE_A races) by cleaning it.  This will force a fault
1791          * if an attempt is made to write to the page.
1792          */
1793         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m) & VPTE_FRAME;
1794         origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1795         opa = origpte & VPTE_FRAME;
1796
1797         if (origpte & VPTE_PS)
1798                 panic("pmap_enter: attempted pmap_enter on 4MB page");
1799
1800         /*
1801          * Mapping has not changed, must be protection or wiring change.
1802          */
1803         if (origpte && (opa == pa)) {
1804                 /*
1805                  * Wiring change, just update stats. We don't worry about
1806                  * wiring PT pages as they remain resident as long as there
1807                  * are valid mappings in them. Hence, if a user page is wired,
1808                  * the PT page will be also.
1809                  */
1810                 if (wired && ((origpte & VPTE_WIRED) == 0))
1811                         ++pmap->pm_stats.wired_count;
1812                 else if (!wired && (origpte & VPTE_WIRED))
1813                         --pmap->pm_stats.wired_count;
1814                 KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
1815
1816                 /*
1817                  * Remove the extra pte reference.  Note that we cannot
1818                  * optimize the RO->RW case because we have adjusted the
1819                  * wiring count above and may need to adjust the wiring
1820                  * bits below.
1821                  */
1822                 if (mpte)
1823                         mpte->hold_count--;
1824
1825                 /*
1826                  * We might be turning off write access to the page,
1827                  * so we go ahead and sense modify status.
1828                  */
1829                 if (origpte & VPTE_MANAGED) {
1830                         if ((origpte & VPTE_M) &&
1831                             pmap_track_modified(pmap, va)) {
1832                                 vm_page_t om;
1833                                 om = PHYS_TO_VM_PAGE(opa);
1834                                 vm_page_dirty(om);
1835                         }
1836                         pa |= VPTE_MANAGED;
1837                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
1838                 }
1839                 goto validate;
1840         } 
1841         /*
1842          * Mapping has changed, invalidate old range and fall through to
1843          * handle validating new mapping.
1844          */
1845         while (opa) {
1846                 int err;
1847                 err = pmap_remove_pte(pmap, pte, va);
1848                 if (err)
1849                         panic("pmap_enter: pte vanished, va: %p", (void *)va);
1850                 pte = pmap_pte(pmap, va);
1851                 origpte = pmap_clean_pte(pte, pmap, va);
1852                 opa = origpte & VPTE_FRAME;
1853                 if (opa) {
1854                         kprintf("pmap_enter: Warning, raced pmap %p va %p\n",
1855                                 pmap, (void *)va);
1856                 }
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1861          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1862          * called at interrupt time.
1863          */
1864         if (pmap_initialized && 
1865             (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1866                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1867                 pa |= VPTE_MANAGED;
1868                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1869         }
1870
1871         /*
1872          * Increment counters
1873          */
1874         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1875         if (wired)
1876                 pmap->pm_stats.wired_count++;
1877
1878 validate:
1879         /*
1880          * Now validate mapping with desired protection/wiring.
1881          */
1882         newpte = (vm_offset_t) (pa | pte_prot(pmap, prot) | VPTE_V);
1883
1884         if (wired)
1885                 newpte |= VPTE_WIRED;
1886         if (pmap != &kernel_pmap)
1887                 newpte |= VPTE_U;
1888
1889         /*
1890          * If the mapping or permission bits are different from the
1891          * (now cleaned) original pte, an update is needed.  We've
1892          * already downgraded or invalidated the page so all we have
1893          * to do now is update the bits.
1894          *
1895          * XXX should we synchronize RO->RW changes to avoid another
1896          * fault?
1897          */
1898         if ((origpte & ~(VPTE_RW|VPTE_M|VPTE_A)) != newpte) {
1899                 *pte = newpte | VPTE_A;
1900                 if (newpte & VPTE_RW)
1901                         vm_page_flag_set(m, PG_WRITEABLE);
1902         }
1903         KKASSERT((newpte & VPTE_MANAGED) == 0 || m->flags & PG_MAPPED);
1904         lwkt_reltoken(&vm_token);
1905         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1906 }
1907
1908 /*
1909  * This code works like pmap_enter() but assumes VM_PROT_READ and not-wired.
1910  *
1911  * Currently this routine may only be used on user pmaps, not kernel_pmap.
1912  */
1913 void
1914 pmap_enter_quick(pmap_t pmap, vm_offset_t va, vm_page_t m)
1915 {
1916         vpte_t *pte;
1917         vm_paddr_t pa;
1918         vm_page_t mpte;
1919         unsigned ptepindex;
1920         vm_offset_t ptepa;
1921
1922         KKASSERT(pmap != &kernel_pmap);
1923
1924         KKASSERT(va >= VM_MIN_USER_ADDRESS && va < VM_MAX_USER_ADDRESS);
1925
1926         /*
1927          * Calculate pagetable page (mpte), allocating it if necessary.
1928          *
1929          * A held page table page (mpte), or NULL, is passed onto the 
1930          * section following.
1931          */
1932         ptepindex = va >> PDRSHIFT;
1933
1934         vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
1935         lwkt_gettoken(&vm_token);
1936
1937         do {
1938                 /*
1939                  * Get the page directory entry
1940                  */
1941                 ptepa = (vm_offset_t) pmap->pm_pdir[ptepindex];
1942
1943                 /*
1944                  * If the page table page is mapped, we just increment
1945                  * the hold count, and activate it.
1946                  */
1947                 if (ptepa) {
1948                         if (ptepa & VPTE_PS)
1949                                 panic("pmap_enter_quick: unexpected mapping into 4MB page");
1950                         if (pmap->pm_ptphint &&
1951                                 (pmap->pm_ptphint->pindex == ptepindex)) {
1952                                 mpte = pmap->pm_ptphint;
1953                         } else {
1954                                 mpte = pmap_page_lookup( pmap->pm_pteobj, ptepindex);
1955                                 pmap->pm_ptphint = mpte;
1956                                 vm_page_wakeup(mpte);
1957                         }
1958                         if (mpte)
1959                                 mpte->hold_count++;
1960                 } else {
1961                         mpte = _pmap_allocpte(pmap, ptepindex);
1962                 }
1963         } while (mpte == NULL);
1964
1965         /*
1966          * Ok, now that the page table page has been validated, get the pte.
1967          * If the pte is already mapped undo mpte's hold_count and
1968          * just return.
1969          */
1970         pte = pmap_pte(pmap, va);
1971         if (*pte) {
1972                 pmap_unwire_pte_hold(pmap, mpte);
1973                 lwkt_reltoken(&vm_token);
1974                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
1975                 return;
1976         }
1977
1978         /*
1979          * Enter on the PV list if part of our managed memory. Note that we
1980          * raise IPL while manipulating pv_table since pmap_enter can be
1981          * called at interrupt time.
1982          */
1983         if ((m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED)) == 0) {
1984                 pmap_insert_entry(pmap, va, mpte, m);
1985                 vm_page_flag_set(m, PG_MAPPED);
1986         }
1987
1988         /*
1989          * Increment counters
1990          */
1991         ++pmap->pm_stats.resident_count;
1992
1993         pa = VM_PAGE_TO_PHYS(m);
1994
1995         /*
1996          * Now validate mapping with RO protection
1997          */
1998         if (m->flags & (PG_FICTITIOUS|PG_UNMANAGED))
1999                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U;
2000         else
2001                 *pte = (vpte_t)pa | VPTE_V | VPTE_U | VPTE_MANAGED;
2002         /*pmap_inval_add(&info, pmap, va); shouldn't be needed 0->valid */
2003         /*pmap_inval_flush(&info); don't need for vkernel */
2004         lwkt_reltoken(&vm_token);
2005         vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2006 }
2007
2008 /*
2009  * Extract the physical address for the translation at the specified
2010  * virtual address in the pmap.
2011  *
2012  * The caller must hold vm_token if non-blocking operation is desired.
2013  * No requirements.
2014  */
2015 vm_paddr_t
2016 pmap_extract(pmap_t pmap, vm_offset_t va)
2017 {
2018         vm_paddr_t rtval;
2019         vpte_t pte;
2020
2021         lwkt_gettoken(&vm_token);
2022         if (pmap && (pte = pmap->pm_pdir[va >> SEG_SHIFT]) != 0) {
2023                 if (pte & VPTE_PS) {
2024                         rtval = pte & ~((vpte_t)(1 << SEG_SHIFT) - 1);
2025                         rtval |= va & SEG_MASK;
2026                 } else {
2027                         pte = *get_ptbase(pmap, va);
2028                         rtval = (pte & VPTE_FRAME) | (va & PAGE_MASK);
2029                 }
2030         } else {
2031                 rtval = 0;
2032         }
2033         lwkt_reltoken(&vm_token);
2034         return(rtval);
2035 }
2036
2037 /*
2038  * Similar to extract but checks protections, SMP-friendly short-cut for
2039  * vm_fault_page[_quick]().
2040  */
2041 vm_page_t
2042 pmap_fault_page_quick(pmap_t pmap __unused, vm_offset_t vaddr __unused,
2043                       vm_prot_t prot __unused)
2044 {
2045         return(NULL);
2046 }
2047
2048 #define MAX_INIT_PT (96)
2049
2050 /*
2051  * This routine preloads the ptes for a given object into the specified pmap.
2052  * This eliminates the blast of soft faults on process startup and
2053  * immediately after an mmap.
2054  *
2055  * No requirements.
2056  */
2057 static int pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data);
2058
2059 void
2060 pmap_object_init_pt(pmap_t pmap, vm_offset_t addr, vm_prot_t prot,
2061                     vm_object_t object, vm_pindex_t pindex, 
2062                     vm_size_t size, int limit)
2063 {
2064         struct rb_vm_page_scan_info info;
2065         struct lwp *lp;
2066         int psize;
2067
2068         /*
2069          * We can't preinit if read access isn't set or there is no pmap
2070          * or object.
2071          */
2072         if ((prot & VM_PROT_READ) == 0 || pmap == NULL || object == NULL)
2073                 return;
2074
2075         /*
2076          * We can't preinit if the pmap is not the current pmap
2077          */
2078         lp = curthread->td_lwp;
2079         if (lp == NULL || pmap != vmspace_pmap(lp->lwp_vmspace))
2080                 return;
2081
2082         psize = size >> PAGE_SHIFT;
2083
2084         if ((object->type != OBJT_VNODE) ||
2085                 ((limit & MAP_PREFAULT_PARTIAL) && (psize > MAX_INIT_PT) &&
2086                         (object->resident_page_count > MAX_INIT_PT))) {
2087                 return;
2088         }
2089
2090         if (psize + pindex > object->size) {
2091                 if (object->size < pindex)
2092                         return;           
2093                 psize = object->size - pindex;
2094         }
2095
2096         if (psize == 0)
2097                 return;
2098
2099         /*
2100          * Use a red-black scan to traverse the requested range and load
2101          * any valid pages found into the pmap.
2102          *
2103          * We cannot safely scan the object's memq unless we are in a
2104          * critical section since interrupts can remove pages from objects.
2105          */
2106         info.start_pindex = pindex;
2107         info.end_pindex = pindex + psize - 1;
2108         info.limit = limit;
2109         info.mpte = NULL;
2110         info.addr = addr;
2111         info.pmap = pmap;
2112
2113         vm_object_hold_shared(object);
2114         vm_page_rb_tree_RB_SCAN(&object->rb_memq, rb_vm_page_scancmp,
2115                                 pmap_object_init_pt_callback, &info);
2116         vm_object_drop(object);
2117 }
2118
2119 /*
2120  * The caller must hold vm_token.
2121  */
2122 static
2123 int
2124 pmap_object_init_pt_callback(vm_page_t p, void *data)
2125 {
2126         struct rb_vm_page_scan_info *info = data;
2127         vm_pindex_t rel_index;
2128
2129         /*
2130          * don't allow an madvise to blow away our really
2131          * free pages allocating pv entries.
2132          */
2133         if ((info->limit & MAP_PREFAULT_MADVISE) &&
2134                 vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved) {
2135                     return(-1);
2136         }
2137
2138         /*
2139          * Ignore list markers and ignore pages we cannot instantly
2140          * busy (while holding the object token).
2141          */
2142         if (p->flags & PG_MARKER)
2143                 return 0;
2144         if (vm_page_busy_try(p, TRUE))
2145                 return 0;
2146         if (((p->valid & VM_PAGE_BITS_ALL) == VM_PAGE_BITS_ALL) &&
2147             (p->flags & PG_FICTITIOUS) == 0) {
2148                 if ((p->queue - p->pc) == PQ_CACHE)
2149                         vm_page_deactivate(p);
2150                 rel_index = p->pindex - info->start_pindex;
2151                 pmap_enter_quick(info->pmap,
2152                                  info->addr + i386_ptob(rel_index), p);
2153         }
2154         vm_page_wakeup(p);
2155         return(0);
2156 }
2157
2158 /*
2159  * Return TRUE if the pmap is in shape to trivially
2160  * pre-fault the specified address.
2161  *
2162  * Returns FALSE if it would be non-trivial or if a
2163  * pte is already loaded into the slot.
2164  *
2165  * No requirements.
2166  */
2167 int
2168 pmap_prefault_ok(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2169 {
2170         vpte_t *pte;
2171         int ret;
2172
2173         lwkt_gettoken(&vm_token);
2174         if ((*pmap_pde(pmap, addr)) == 0) {
2175                 ret = 0;
2176         } else {
2177                 pte = get_ptbase(pmap, addr);
2178                 ret = (*pte) ? 0 : 1;
2179         }
2180         lwkt_reltoken(&vm_token);
2181         return (ret);
2182 }
2183
2184 /*
2185  * Change the wiring attribute for a map/virtual-address pair.
2186  * The mapping must already exist in the pmap.
2187  *
2188  * No other requirements.
2189  */
2190 void
2191 pmap_change_wiring(pmap_t pmap, vm_offset_t va, boolean_t wired,
2192                    vm_map_entry_t entry __unused)
2193 {
2194         vpte_t *pte;
2195
2196         if (pmap == NULL)
2197                 return;
2198
2199         lwkt_gettoken(&vm_token);
2200         pte = get_ptbase(pmap, va);
2201
2202         if (wired && (*pte & VPTE_WIRED) == 0)
2203                 ++pmap->pm_stats.wired_count;
2204         else if (!wired && (*pte & VPTE_WIRED))
2205                 --pmap->pm_stats.wired_count;
2206         KKASSERT(pmap->pm_stats.wired_count >= 0);
2207
2208         /*
2209          * Wiring is not a hardware characteristic so there is no need to
2210          * invalidate TLB.  However, in an SMP environment we must use
2211          * a locked bus cycle to update the pte (if we are not using 
2212          * the pmap_inval_*() API that is)... it's ok to do this for simple
2213          * wiring changes.
2214          */
2215         if (wired)
2216                 atomic_set_long(pte, VPTE_WIRED);
2217         else
2218                 atomic_clear_long(pte, VPTE_WIRED);
2219         lwkt_reltoken(&vm_token);
2220 }
2221
2222 /*
2223  *      Copy the range specified by src_addr/len
2224  *      from the source map to the range dst_addr/len
2225  *      in the destination map.
2226  *
2227  *      This routine is only advisory and need not do anything.
2228  */
2229 void
2230 pmap_copy(pmap_t dst_pmap, pmap_t src_pmap, vm_offset_t dst_addr, 
2231         vm_size_t len, vm_offset_t src_addr)
2232 {
2233         vm_offset_t addr;
2234         vm_offset_t end_addr = src_addr + len;
2235         vm_offset_t pdnxt;
2236         vpte_t *src_frame;
2237         vpte_t *dst_frame;
2238         vm_page_t m;
2239
2240         /*
2241          * XXX BUGGY.  Amoung other things srcmpte is assumed to remain
2242          * valid through blocking calls, and that's just not going to
2243          * be the case.
2244          *
2245          * FIXME!
2246          */
2247         return;
2248
2249         if (dst_addr != src_addr)
2250                 return;
2251         if (dst_pmap->pm_pdir == NULL)
2252                 return;
2253         if (src_pmap->pm_pdir == NULL)
2254                 return;
2255
2256         lwkt_gettoken(&vm_token);
2257
2258         src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2259         dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2260
2261         /*
2262          * critical section protection is required to maintain the page/object
2263          * association, interrupts can free pages and remove them from 
2264          * their objects.
2265          */
2266         for (addr = src_addr; addr < end_addr; addr = pdnxt) {
2267                 vpte_t *src_pte, *dst_pte;
2268                 vm_page_t dstmpte, srcmpte;
2269                 vm_offset_t srcptepaddr;
2270                 unsigned ptepindex;
2271
2272                 if (addr >= VM_MAX_USER_ADDRESS)
2273                         panic("pmap_copy: invalid to pmap_copy page tables");
2274
2275                 /*
2276                  * Don't let optional prefaulting of pages make us go
2277                  * way below the low water mark of free pages or way
2278                  * above high water mark of used pv entries.
2279                  */
2280                 if (vmstats.v_free_count < vmstats.v_free_reserved ||
2281                     pv_entry_count > pv_entry_high_water)
2282                         break;
2283                 
2284                 pdnxt = ((addr + PAGE_SIZE*NPTEPG) & ~(PAGE_SIZE*NPTEPG - 1));
2285                 ptepindex = addr >> PDRSHIFT;
2286
2287                 srcptepaddr = (vm_offset_t) src_pmap->pm_pdir[ptepindex];
2288                 if (srcptepaddr == 0)
2289                         continue;
2290                         
2291                 if (srcptepaddr & VPTE_PS) {
2292                         if (dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] == 0) {
2293                                 dst_pmap->pm_pdir[ptepindex] = (vpte_t)srcptepaddr;
2294                                 dst_pmap->pm_stats.resident_count += NBPDR / PAGE_SIZE;
2295                         }
2296                         continue;
2297                 }
2298
2299                 srcmpte = vm_page_lookup(src_pmap->pm_pteobj, ptepindex);
2300                 if ((srcmpte == NULL) || (srcmpte->hold_count == 0) ||
2301                     (srcmpte->flags & PG_BUSY)) {
2302                         continue;
2303                 }
2304
2305                 if (pdnxt > end_addr)
2306                         pdnxt = end_addr;
2307
2308                 src_pte = src_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2309                 dst_pte = dst_frame + ((addr - src_addr) >> PAGE_SHIFT);
2310                 while (addr < pdnxt) {
2311                         vpte_t ptetemp;
2312
2313                         ptetemp = *src_pte;
2314                         /*
2315                          * we only virtual copy managed pages
2316                          */
2317                         if ((ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2318                                 /*
2319                                  * We have to check after allocpte for the
2320                                  * pte still being around...  allocpte can
2321                                  * block.
2322                                  *
2323                                  * pmap_allocpte can block, unfortunately
2324                                  * we have to reload the tables.
2325                                  */
2326                                 dstmpte = pmap_allocpte(dst_pmap, addr);
2327                                 src_frame = get_ptbase1(src_pmap, src_addr);
2328                                 dst_frame = get_ptbase2(dst_pmap, src_addr);
2329
2330                                 if ((*dst_pte == 0) && (ptetemp = *src_pte) &&
2331                                     (ptetemp & VPTE_MANAGED) != 0) {
2332                                         /*
2333                                          * Clear the modified and accessed
2334                                          * (referenced) bits during the copy.
2335                                          *
2336                                          * We do not have to clear the write
2337                                          * bit to force a fault-on-modify
2338                                          * because the real kernel's target
2339                                          * pmap is empty and will fault anyway.
2340                                          */
2341                                         m = PHYS_TO_VM_PAGE(ptetemp);
2342                                         *dst_pte = ptetemp & ~(VPTE_M | VPTE_A);
2343                                         ++dst_pmap->pm_stats.resident_count;
2344                                         pmap_insert_entry(dst_pmap, addr,
2345                                                 dstmpte, m);
2346                                         KKASSERT(m->flags & PG_MAPPED);
2347                                 } else {
2348                                         pmap_unwire_pte_hold(dst_pmap, dstmpte);
2349                                 }
2350                                 if (dstmpte->hold_count >= srcmpte->hold_count)
2351                                         break;
2352                         }
2353                         addr += PAGE_SIZE;
2354                         src_pte++;
2355                         dst_pte++;
2356                 }
2357         }
2358         lwkt_reltoken(&vm_token);
2359 }       
2360
2361 /*
2362  * pmap_zero_page:
2363  *
2364  *      Zero the specified PA by mapping the page into KVM and clearing its
2365  *      contents.
2366  *
2367  *      This function may be called from an interrupt and no locking is
2368  *      required.
2369  */
2370 void
2371 pmap_zero_page(vm_paddr_t phys)
2372 {
2373         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2374
2375         crit_enter();
2376         if (*gd->gd_CMAP3)
2377                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2378         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_RW | (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2379         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2380
2381         bzero(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE);
2382         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2383         crit_exit();
2384 }
2385
2386 /*
2387  * pmap_page_assertzero:
2388  *
2389  *      Assert that a page is empty, panic if it isn't.
2390  */
2391 void
2392 pmap_page_assertzero(vm_paddr_t phys)
2393 {
2394         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2395         int i;
2396
2397         crit_enter();
2398         if (*gd->gd_CMAP3)
2399                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2400         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_RW |
2401                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2402         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2403         for (i = 0; i < PAGE_SIZE; i += 4) {
2404             if (*(int *)((char *)gd->gd_CADDR3 + i) != 0) {
2405                 panic("pmap_page_assertzero() @ %p not zero!",
2406                     (void *)gd->gd_CADDR3);
2407             }
2408         }
2409         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2410         crit_exit();
2411 }
2412
2413 /*
2414  * pmap_zero_page:
2415  *
2416  *      Zero part of a physical page by mapping it into memory and clearing
2417  *      its contents with bzero.
2418  *
2419  *      off and size may not cover an area beyond a single hardware page.
2420  */
2421 void
2422 pmap_zero_page_area(vm_paddr_t phys, int off, int size)
2423 {
2424         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2425
2426         crit_enter();
2427         if (*gd->gd_CMAP3)
2428                 panic("pmap_zero_page: CMAP3 busy");
2429         *gd->gd_CMAP3 = VPTE_V | VPTE_RW |
2430                         (phys & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2431         madvise(gd->gd_CADDR3, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2432
2433         bzero((char *)gd->gd_CADDR3 + off, size);
2434         *gd->gd_CMAP3 = 0;
2435         crit_exit();
2436 }
2437
2438 /*
2439  * pmap_copy_page:
2440  *
2441  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2442  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2443  *      is required.
2444  */
2445 void
2446 pmap_copy_page(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst)
2447 {
2448         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2449
2450         crit_enter();
2451         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2452                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2453         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2454                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2455
2456         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & PG_FRAME) | VPTE_A;
2457         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_RW | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2458
2459         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2460         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2461
2462         bcopy(gd->gd_CADDR1, gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE);
2463
2464         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2465         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2466         crit_exit();
2467 }
2468
2469 /*
2470  * pmap_copy_page_frag:
2471  *
2472  *      Copy the physical page from the source PA to the target PA.
2473  *      This function may be called from an interrupt.  No locking
2474  *      is required.
2475  */
2476 void
2477 pmap_copy_page_frag(vm_paddr_t src, vm_paddr_t dst, size_t bytes)
2478 {
2479         struct mdglobaldata *gd = mdcpu;
2480
2481         crit_enter();
2482         if (*(int *) gd->gd_CMAP1)
2483                 panic("pmap_copy_page: CMAP1 busy");
2484         if (*(int *) gd->gd_CMAP2)
2485                 panic("pmap_copy_page: CMAP2 busy");
2486
2487         *(int *) gd->gd_CMAP1 = VPTE_V | (src & VPTE_FRAME) | VPTE_A;
2488         *(int *) gd->gd_CMAP2 = VPTE_V | VPTE_RW | (dst & VPTE_FRAME) | VPTE_A | VPTE_M;
2489
2490         madvise(gd->gd_CADDR1, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2491         madvise(gd->gd_CADDR2, PAGE_SIZE, MADV_INVAL);
2492
2493         bcopy((char *)gd->gd_CADDR1 + (src & PAGE_MASK),
2494               (char *)gd->gd_CADDR2 + (dst & PAGE_MASK),
2495               bytes);
2496
2497         *(int *) gd->gd_CMAP1 = 0;
2498         *(int *) gd->gd_CMAP2 = 0;
2499         crit_exit();
2500 }
2501
2502 /*
2503  * Returns true if the pmap's pv is one of the first
2504  * 16 pvs linked to from this page.  This count may
2505  * be changed upwards or downwards in the future; it
2506  * is only necessary that true be returned for a small
2507  * subset of pmaps for proper page aging.
2508  *
2509  * No requirements.
2510  */
2511 boolean_t
2512 pmap_page_exists_quick(pmap_t pmap, vm_page_t m)
2513 {
2514         pv_entry_t pv;
2515         int loops = 0;
2516
2517         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2518                 return FALSE;
2519
2520         crit_enter();
2521         lwkt_gettoken(&vm_token);
2522
2523         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2524                 if (pv->pv_pmap == pmap) {
2525                         lwkt_reltoken(&vm_token);
2526                         crit_exit();
2527                         return TRUE;
2528                 }
2529                 loops++;
2530                 if (loops >= 16)
2531                         break;
2532         }
2533         lwkt_reltoken(&vm_token);
2534         crit_exit();
2535         return (FALSE);
2536 }
2537
2538 /*
2539  * Remove all pages from specified address space
2540  * this aids process exit speeds.  Also, this code
2541  * is special cased for current process only, but
2542  * can have the more generic (and slightly slower)
2543  * mode enabled.  This is much faster than pmap_remove
2544  * in the case of running down an entire address space.
2545  *
2546  * No requirements.
2547  */
2548 void
2549 pmap_remove_pages(pmap_t pmap, vm_offset_t sva, vm_offset_t eva)
2550 {
2551         vpte_t *pte, tpte;
2552         pv_entry_t pv, npv;
2553         vm_page_t m;
2554         int32_t save_generation;
2555
2556         if (pmap->pm_pteobj)
2557                 vm_object_hold(pmap->pm_pteobj);
2558         lwkt_gettoken(&vm_token);
2559         for (pv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist); pv; pv = npv) {
2560                 if (pv->pv_va >= eva || pv->pv_va < sva) {
2561                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2562                         continue;
2563                 }
2564
2565                 KKASSERT(pmap == pv->pv_pmap);
2566
2567                 pte = pmap_pte(pmap, pv->pv_va);
2568
2569                 /*
2570                  * We cannot remove wired pages from a process' mapping
2571                  * at this time
2572                  */
2573                 if (*pte & VPTE_WIRED) {
2574                         npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2575                         continue;
2576                 }
2577                 tpte = pmap_inval_loadandclear(pte, pmap, pv->pv_va);
2578
2579                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(tpte);
2580
2581                 KASSERT(m < &vm_page_array[vm_page_array_size],
2582                         ("pmap_remove_pages: bad tpte %lx", tpte));
2583
2584                 KKASSERT(pmap->pm_stats.resident_count > 0);
2585                 --pmap->pm_stats.resident_count;
2586
2587                 /*
2588                  * Update the vm_page_t clean and reference bits.
2589                  */
2590                 if (tpte & VPTE_M) {
2591                         vm_page_dirty(m);
2592                 }
2593
2594                 npv = TAILQ_NEXT(pv, pv_plist);
2595                 TAILQ_REMOVE(&pmap->pm_pvlist, pv, pv_plist);
2596                 save_generation = ++pmap->pm_generation;
2597
2598                 m->md.pv_list_count--;
2599                 atomic_add_int(&m->object->agg_pv_list_count, -1);
2600                 TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2601                 if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2602                         vm_page_flag_clear(m, PG_MAPPED | PG_WRITEABLE);
2603
2604                 pmap_unuse_pt(pmap, pv->pv_va, pv->pv_ptem);
2605                 free_pv_entry(pv);
2606
2607                 /*
2608                  * Restart the scan if we blocked during the unuse or free
2609                  * calls and other removals were made.
2610                  */
2611                 if (save_generation != pmap->pm_generation) {
2612                         kprintf("Warning: pmap_remove_pages race-A avoided\n");
2613                         npv = TAILQ_FIRST(&pmap->pm_pvlist);
2614                 }
2615         }
2616         lwkt_reltoken(&vm_token);
2617         if (pmap->pm_pteobj)
2618                 vm_object_drop(pmap->pm_pteobj);
2619 }
2620
2621 /*
2622  * pmap_testbit tests bits in active mappings of a VM page.
2623  *
2624  * The caller must hold vm_token
2625  */
2626 static boolean_t
2627 pmap_testbit(vm_page_t m, int bit)
2628 {
2629         pv_entry_t pv;
2630         vpte_t *pte;
2631
2632         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2633                 return FALSE;
2634
2635         if (TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list) == NULL)
2636                 return FALSE;
2637
2638         crit_enter();
2639
2640         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2641                 /*
2642                  * if the bit being tested is the modified bit, then
2643                  * mark clean_map and ptes as never
2644                  * modified.
2645                  */
2646                 if (bit & (VPTE_A|VPTE_M)) {
2647                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2648                                 continue;
2649                 }
2650
2651 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2652                 if (!pv->pv_pmap) {
2653                         kprintf("Null pmap (tb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2654                         continue;
2655                 }
2656 #endif
2657                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2658                 if (*pte & bit) {
2659                         crit_exit();
2660                         return TRUE;
2661                 }
2662         }
2663         crit_exit();
2664         return (FALSE);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * This routine is used to clear bits in ptes.  Certain bits require special
2669  * handling, in particular (on virtual kernels) the VPTE_M (modify) bit.
2670  *
2671  * This routine is only called with certain VPTE_* bit combinations.
2672  *
2673  * The caller must hold vm_token
2674  */
2675 static __inline void
2676 pmap_clearbit(vm_page_t m, int bit)
2677 {
2678         pv_entry_t pv;
2679         vpte_t *pte;
2680         vpte_t pbits;
2681
2682         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2683                 return;
2684
2685         crit_enter();
2686
2687         /*
2688          * Loop over all current mappings setting/clearing as appropos If
2689          * setting RO do we need to clear the VAC?
2690          */
2691         TAILQ_FOREACH(pv, &m->md.pv_list, pv_list) {
2692                 /*
2693                  * don't write protect pager mappings
2694                  */
2695                 if (bit == VPTE_RW) {
2696                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2697                                 continue;
2698                 }
2699
2700 #if defined(PMAP_DIAGNOSTIC)
2701                 if (!pv->pv_pmap) {
2702                         kprintf("Null pmap (cb) at va: 0x%x\n", pv->pv_va);
2703                         continue;
2704                 }
2705 #endif
2706
2707                 /*
2708                  * Careful here.  We can use a locked bus instruction to
2709                  * clear VPTE_A or VPTE_M safely but we need to synchronize
2710                  * with the target cpus when we mess with VPTE_EW.
2711                  *
2712                  * On virtual kernels we must force a new fault-on-write
2713                  * in the real kernel if we clear the Modify bit ourselves,
2714                  * otherwise the real kernel will not get a new fault and
2715                  * will never set our Modify bit again. 
2716                  */
2717                 pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2718                 if (*pte & bit) {
2719                         if (bit == VPTE_RW) {
2720                                 /*
2721                                  * We must also clear VPTE_M when clearing
2722                                  * VPTE_RW
2723                                  */
2724                                 pbits = pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap,
2725                                                        pv->pv_va);
2726                                 if (pbits & VPTE_M)
2727                                         vm_page_dirty(m);
2728                         } else if (bit == VPTE_M) {
2729                                 /*
2730                                  * We do not have to make the page read-only
2731                                  * when clearing the Modify bit.  The real
2732                                  * kernel will make the real PTE read-only
2733                                  * or otherwise detect the write and set
2734                                  * our VPTE_M again simply by us invalidating
2735                                  * the real kernel VA for the pmap (as we did
2736                                  * above).  This allows the real kernel to
2737                                  * handle the write fault without forwarding
2738                                  * the fault to us.
2739                                  */
2740                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_M);
2741                         } else if ((bit & (VPTE_RW|VPTE_M)) == (VPTE_RW|VPTE_M)) {
2742                                 /*
2743                                  * We've been asked to clear W & M, I guess
2744                                  * the caller doesn't want us to update
2745                                  * the dirty status of the VM page.
2746                                  */
2747                                 pmap_clean_pte(pte, pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2748                         } else {
2749                                 /*
2750                                  * We've been asked to clear bits that do
2751                                  * not interact with hardware.
2752                                  */
2753                                 atomic_clear_long(pte, bit);
2754                         }
2755                 }
2756         }
2757         crit_exit();
2758 }
2759
2760 /*
2761  * Lower the permission for all mappings to a given page.
2762  *
2763  * No requirements.
2764  */
2765 void
2766 pmap_page_protect(vm_page_t m, vm_prot_t prot)
2767 {
2768         if ((prot & VM_PROT_WRITE) == 0) {
2769                 lwkt_gettoken(&vm_token);
2770                 if (prot & (VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE)) {
2771                         pmap_clearbit(m, VPTE_RW);
2772                         vm_page_flag_clear(m, PG_WRITEABLE);
2773                 } else {
2774                         pmap_remove_all(m);
2775                 }
2776                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2777         }
2778 }
2779
2780 vm_paddr_t
2781 pmap_phys_address(vm_pindex_t ppn)
2782 {
2783         return (i386_ptob(ppn));
2784 }
2785
2786 /*
2787  * Return a count of reference bits for a page, clearing those bits.
2788  * It is not necessary for every reference bit to be cleared, but it
2789  * is necessary that 0 only be returned when there are truly no
2790  * reference bits set.
2791  *
2792  * XXX: The exact number of bits to check and clear is a matter that
2793  * should be tested and standardized at some point in the future for
2794  * optimal aging of shared pages.
2795  *
2796  * No requirements.
2797  */
2798 int
2799 pmap_ts_referenced(vm_page_t m)
2800 {
2801         pv_entry_t pv, pvf, pvn;
2802         vpte_t *pte;
2803         int rtval = 0;
2804
2805         if (!pmap_initialized || (m->flags & PG_FICTITIOUS))
2806                 return (rtval);
2807
2808         crit_enter();
2809         lwkt_gettoken(&vm_token);
2810
2811         if ((pv = TAILQ_FIRST(&m->md.pv_list)) != NULL) {
2812
2813                 pvf = pv;
2814
2815                 do {
2816                         pvn = TAILQ_NEXT(pv, pv_list);
2817
2818                         TAILQ_REMOVE(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2819
2820                         TAILQ_INSERT_TAIL(&m->md.pv_list, pv, pv_list);
2821
2822                         if (!pmap_track_modified(pv->pv_pmap, pv->pv_va))
2823                                 continue;
2824
2825                         pte = pmap_pte(pv->pv_pmap, pv->pv_va);
2826
2827                         if (pte && (*pte & VPTE_A)) {
2828                                 atomic_clear_long(pte, VPTE_A);
2829                                 rtval++;
2830                                 if (rtval > 4) {
2831                                         break;
2832                                 }
2833                         }
2834                 } while ((pv = pvn) != NULL && pv != pvf);
2835         }
2836         lwkt_reltoken(&vm_token);
2837         crit_exit();
2838
2839         return (rtval);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * Return whether or not the specified physical page was modified
2844  * in any physical maps.
2845  *
2846  * No requirements.
2847  */
2848 boolean_t
2849 pmap_is_modified(vm_page_t m)
2850 {
2851         boolean_t res;
2852
2853         lwkt_gettoken(&vm_token);
2854         res = pmap_testbit(m, VPTE_M);
2855         lwkt_reltoken(&vm_token);
2856         return (res);
2857 }
2858
2859 /*
2860  * Clear the modify bits on the specified physical page.
2861  *
2862  * No requirements.
2863  */
2864 void
2865 pmap_clear_modify(vm_page_t m)
2866 {
2867         lwkt_gettoken(&vm_token);
2868         pmap_clearbit(m, VPTE_M);
2869         lwkt_reltoken(&vm_token);
2870 }
2871
2872 /*
2873  * Clear the reference bit on the specified physical page.
2874  *
2875  * No requirements.
2876  */
2877 void
2878 pmap_clear_reference(vm_page_t m)
2879 {
2880         lwkt_gettoken(&vm_token);
2881         pmap_clearbit(m, VPTE_A);
2882         lwkt_reltoken(&vm_token);
2883 }
2884
2885 /*
2886  * Miscellaneous support routines follow
2887  */
2888
2889 static void
2890 i386_protection_init(void)
2891 {
2892         int *kp, prot;
2893
2894         kp = protection_codes;
2895         for (prot = 0; prot < 8; prot++) {
2896                 if (prot & VM_PROT_READ)
2897                         *kp |= 0;
2898                 if (prot & VM_PROT_WRITE)
2899                         *kp |= VPTE_RW;
2900                 if (prot & VM_PROT_EXECUTE)
2901                         *kp |= 0;
2902                 ++kp;
2903         }
2904 }
2905
2906 #if 0
2907
2908 /*
2909  * Map a set of physical memory pages into the kernel virtual
2910  * address space. Return a pointer to where it is mapped. This
2911  * routine is intended to be used for mapping device memory,
2912  * NOT real memory.
2913  *
2914  * NOTE: we can't use pgeflag unless we invalidate the pages one at
2915  * a time.
2916  */
2917 void *
2918 pmap_mapdev(vm_paddr_t pa, vm_size_t size)
2919 {
2920         vm_offset_t va, tmpva, offset;
2921         vpte_t *pte;
2922
2923         offset = pa & PAGE_MASK;
2924         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2925
2926         va = kmem_alloc_nofault(&kernel_map, size, PAGE_SIZE);
2927         if (!va)
2928                 panic("pmap_mapdev: Couldn't alloc kernel virtual memory");
2929
2930         pa = pa & VPTE_FRAME;
2931         for (tmpva = va; size > 0;) {
2932                 pte = KernelPTA + (tmpva >> PAGE_SHIFT);
2933                 *pte = pa | VPTE_RW | VPTE_V; /* | pgeflag; */
2934                 size -= PAGE_SIZE;
2935                 tmpva += PAGE_SIZE;
2936                 pa += PAGE_SIZE;
2937         }
2938         cpu_invltlb();
2939         smp_invltlb();
2940
2941         return ((void *)(va + offset));
2942 }
2943
2944 void
2945 pmap_unmapdev(vm_offset_t va, vm_size_t size)
2946 {
2947         vm_offset_t base, offset;
2948
2949         base = va & VPTE_FRAME;
2950         offset = va & PAGE_MASK;
2951         size = roundup(offset + size, PAGE_SIZE);
2952         pmap_qremove(va, size >> PAGE_SHIFT);
2953         kmem_free(&kernel_map, base, size);
2954 }
2955
2956 #endif
2957
2958 /*
2959  * Sets the memory attribute for the specified page.
2960  */
2961 void
2962 pmap_page_set_memattr(vm_page_t m, vm_memattr_t ma)
2963 {
2964         /* This is a vkernel, do nothing */
2965 }
2966
2967 /*
2968  * Change the PAT attribute on an existing kernel memory map.  Caller
2969  * must ensure that the virtual memory in question is not accessed
2970  * during the adjustment.
2971  */
2972 void
2973 pmap_change_attr(vm_offset_t va, vm_size_t count, int mode)
2974 {
2975         /* This is a vkernel, do nothing */
2976 }
2977
2978 /*
2979  * Perform the pmap work for mincore
2980  *
2981  * No requirements.
2982  */
2983 int
2984 pmap_mincore(pmap_t pmap, vm_offset_t addr)
2985 {
2986         vpte_t *ptep, pte;
2987         vm_page_t m;
2988         int val = 0;
2989
2990         lwkt_gettoken(&vm_token);
2991         
2992         ptep = pmap_pte(pmap, addr);
2993         if (ptep == NULL) {
2994                 lwkt_reltoken(&vm_token);
2995                 return 0;
2996         }
2997
2998         if ((pte = *ptep) != 0) {
2999                 vm_paddr_t pa;
3000
3001                 val = MINCORE_INCORE;
3002                 if ((pte & VPTE_MANAGED) == 0)
3003                         goto done;
3004
3005                 pa = pte & VPTE_FRAME;
3006
3007                 m = PHYS_TO_VM_PAGE(pa);
3008
3009                 /*
3010                  * Modified by us
3011                  */
3012                 if (pte & VPTE_M)
3013                         val |= MINCORE_MODIFIED|MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3014                 /*
3015                  * Modified by someone
3016                  */
3017                 else if (m->dirty || pmap_is_modified(m))
3018                         val |= MINCORE_MODIFIED_OTHER;
3019                 /*
3020                  * Referenced by us
3021                  */
3022                 if (pte & VPTE_A)
3023                         val |= MINCORE_REFERENCED|MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3024
3025                 /*
3026                  * Referenced by someone
3027                  */
3028                 else if ((m->flags & PG_REFERENCED) || pmap_ts_referenced(m)) {
3029                         val |= MINCORE_REFERENCED_OTHER;
3030                         vm_page_flag_set(m, PG_REFERENCED);
3031                 }
3032         } 
3033 done:
3034         lwkt_reltoken(&vm_token);
3035         return val;
3036 }
3037
3038 /*
3039  * Caller must hold vmspace->vm_map.token for oldvm and newvm
3040  */
3041 void
3042 pmap_replacevm(struct proc *p, struct vmspace *newvm, int adjrefs)
3043 {
3044         struct vmspace *oldvm;
3045         struct lwp *lp;
3046
3047         oldvm = p->p_vmspace;
3048         crit_enter();
3049         if (oldvm != newvm) {
3050                 p->p_vmspace = newvm;
3051                 KKASSERT(p->p_nthreads == 1);
3052                 lp = RB_ROOT(&p->p_lwp_tree);
3053                 pmap_setlwpvm(lp, newvm);
3054                 if (adjrefs) {
3055                         sysref_get(&newvm->vm_sysref);
3056                         sysref_put(&oldvm->vm_sysref);
3057                 }
3058         }
3059         crit_exit();
3060 }
3061
3062 void
3063 pmap_setlwpvm(struct lwp *lp, struct vmspace *newvm)
3064 {
3065         struct vmspace *oldvm;
3066         struct pmap *pmap;
3067
3068         crit_enter();
3069         oldvm = lp->lwp_vmspace;
3070
3071         if (oldvm != newvm) {
3072                 lp->lwp_vmspace = newvm;
3073                 if (curthread->td_lwp == lp) {
3074                         pmap = vmspace_pmap(newvm);
3075                         atomic_set_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3076 #if defined(SWTCH_OPTIM_STATS)
3077                         tlb_flush_count++;
3078 #endif
3079                         pmap = vmspace_pmap(oldvm);
3080                         atomic_clear_cpumask(&pmap->pm_active, mycpu->gd_cpumask);
3081                 }
3082         }
3083         crit_exit();
3084 }
3085
3086
3087 vm_offset_t
3088 pmap_addr_hint(vm_object_t obj, vm_offset_t addr, vm_size_t size)
3089 {
3090
3091         if ((obj == NULL) || (size < NBPDR) ||
3092             ((obj->type != OBJT_DEVICE) && (obj->type != OBJT_MGTDEVICE))) {
3093                 return addr;
3094         }
3095
3096         addr = (addr + (NBPDR - 1)) & ~(NBPDR - 1);
3097         return addr;
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Used by kmalloc/kfree, page already exists at va
3102  */
3103 vm_page_t
3104 pmap_kvtom(vm_offset_t va)
3105 {
3106         vpte_t *ptep;
3107
3108         KKASSERT(va >= KvaStart && va < KvaEnd);
3109         ptep = KernelPTA + (va >> PAGE_SHIFT);
3110         return(PHYS_TO_VM_PAGE(*ptep & PG_FRAME));
3111 }
3112
3113 void
3114 pmap_object_init(vm_object_t object)
3115 {
3116         /* empty */
3117 }
3118
3119 void
3120 pmap_object_free(vm_object_t object)
3121 {
3122         /* empty */
3123 }